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時(shí)間：2022-12-25 02:37:17
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《機(jī)械工程測(cè)試技術(shù)》是機(jī)械類(lèi)專(zhuān)業(yè)的技術(shù)基礎(chǔ)課，課程集成了工程數(shù)學(xué)、大學(xué)物理，金屬與半導(dǎo)體材料、電工電子、信號(hào)分析、計(jì)算機(jī)技術(shù)等多門(mén)學(xué)科理論與技術(shù)，具有涉及學(xué)科面廣、知識(shí)容量大、理論分析較多、實(shí)踐操作性強(qiáng)、學(xué)時(shí)較少等特點(diǎn)［1］。對(duì)于機(jī)械專(zhuān)業(yè)學(xué)生，由于普遍而言本專(zhuān)業(yè)學(xué)生在電路、電子學(xué)以及信號(hào)分析與處理等電氣信息知識(shí)方面相對(duì)較弱，所以首次接觸本門(mén)課程時(shí)，在遇到信號(hào)的時(shí)域頻域變換和調(diào)制解調(diào)、系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性分析等抽象概念時(shí)，學(xué)生普遍反映該課程理解難度大，思維方式較難適應(yīng)。若不能快速適應(yīng)課程的學(xué)習(xí)，部分學(xué)生將出現(xiàn)厭學(xué)甚至放棄本門(mén)課程的傾向［2］。然而，隨著目前機(jī)械裝備信息化程度的提升，測(cè)試技術(shù)在機(jī)械制造領(lǐng)域的應(yīng)用愈加廣泛，有人斷言，衡量一臺(tái)機(jī)械設(shè)備機(jī)電一體化程度的高低關(guān)鍵就是看這臺(tái)機(jī)械設(shè)備上安裝的測(cè)試裝置的數(shù)量。因此，《機(jī)械工程測(cè)試技術(shù)》在機(jī)械類(lèi)專(zhuān)業(yè)課程中的地位不是在降低，而是越來(lái)越重要。作為本門(mén)課程的授課教師，在教學(xué)實(shí)踐中，一直在嘗試改革創(chuàng)新教學(xué)內(nèi)容與方法，希望能用更通俗易懂的語(yǔ)言、更貼近生產(chǎn)實(shí)際的案例來(lái)讓學(xué)生徹底掌握測(cè)試技術(shù)，使他們能適應(yīng)機(jī)械行業(yè)對(duì)一名機(jī)械工程師在測(cè)試技術(shù)方面的要求。本文首先分析以往“機(jī)械工程測(cè)試技術(shù)”教學(xué)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)存在的問(wèn)題，然后對(duì)近幾年的教學(xué)改革進(jìn)行總結(jié)。
一、傳統(tǒng)教學(xué)模式存在的問(wèn)題
(一)先修課程溫習(xí)環(huán)節(jié)薄弱
《機(jī)械工程測(cè)試技術(shù)》是為機(jī)械類(lèi)專(zhuān)業(yè)本科生開(kāi)設(shè)的一門(mén)偏信息化的專(zhuān)業(yè)技術(shù)基礎(chǔ)課，在學(xué)習(xí)這門(mén)課之前默認(rèn)學(xué)生已牢固掌握電工電子以及信號(hào)方面的知識(shí)。但從教學(xué)實(shí)踐來(lái)看，情況往往不容樂(lè)觀，部分學(xué)生在這些先修課程的掌握方面并不到位或有所遺忘，這就加大了《機(jī)械工程測(cè)試技術(shù)》授課教師的課程開(kāi)展難度。如果學(xué)生不能積極調(diào)用先修課程的知識(shí)并與測(cè)試技術(shù)相結(jié)合，則隨著課程的開(kāi)展，學(xué)生將會(huì)逐漸跟不上課程的進(jìn)度，喪失學(xué)習(xí)興趣［3］。
(二)教學(xué)內(nèi)容安排不符合機(jī)械專(zhuān)業(yè)學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律
目前大部分機(jī)械工程測(cè)試技術(shù)的教材內(nèi)容編排是按照以下路線進(jìn)行:首先介紹測(cè)試技術(shù)的概要，并舉出幾例測(cè)試技術(shù)的工程實(shí)際應(yīng)用，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。然后，介紹信號(hào)及其時(shí)域頻域描述，接下來(lái)就是測(cè)試裝置的基本特性。隨后介紹常用的傳感器，再則是講解信號(hào)調(diào)理與信號(hào)處理。對(duì)于基礎(chǔ)較好的學(xué)生，這種編排并無(wú)不妥，但對(duì)于應(yīng)用型本科學(xué)生而言，這種編排虛實(shí)相間，軟硬交融，學(xué)生并不習(xí)慣這種遍排，容易找不到學(xué)習(xí)重點(diǎn)［4］。為了調(diào)動(dòng)學(xué)生對(duì)學(xué)習(xí)測(cè)試技術(shù)的熱情，使學(xué)生既能掌握測(cè)試技術(shù)中有關(guān)傳感器器件的使用方法，理解傳感器信號(hào)變換的物理原理，又能掌握信號(hào)處理方面的知識(shí)，并能將測(cè)試技術(shù)理論應(yīng)用于機(jī)械工程實(shí)際案例，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力，需要針對(duì)應(yīng)用型本科學(xué)生的學(xué)習(xí)特點(diǎn)，對(duì)課程進(jìn)行教學(xué)改革。
二、針對(duì)問(wèn)題采取的教學(xué)改革措施
(一)針對(duì)特定教學(xué)內(nèi)容安排相應(yīng)溫習(xí)課程
根據(jù)教學(xué)實(shí)踐，學(xué)生在學(xué)習(xí)測(cè)試技術(shù)的過(guò)程中，難以做到靈活運(yùn)用的先修課程內(nèi)容主要是三部分:1)用于信號(hào)分析的微積分知識(shí);2)用于傳感器器件的電路分析與模擬電路知識(shí);3)用于應(yīng)變、扭矩測(cè)量中的材料力學(xué)知識(shí)。為了能讓學(xué)生能順利學(xué)習(xí)后續(xù)相應(yīng)章節(jié)內(nèi)容，在章節(jié)開(kāi)始前安排適當(dāng)?shù)臅r(shí)長(zhǎng)復(fù)習(xí)這些先修內(nèi)容，使學(xué)生有的放矢，在一種準(zhǔn)備充分的心理狀態(tài)下學(xué)習(xí)新知識(shí)［5］。
(二)按照符合學(xué)生認(rèn)知規(guī)律的章節(jié)順序進(jìn)行教學(xué)
基于學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律，按照“先硬后軟”，“先實(shí)后虛”的順序安排教學(xué)。在《機(jī)械工程測(cè)試技術(shù)》的第一章，通過(guò)講解幾個(gè)測(cè)試方面的工程案例，幫助學(xué)生建立起學(xué)習(xí)測(cè)試技術(shù)的興趣后，不按照教材編排授課，跳過(guò)信號(hào)及其時(shí)域頻域分析一章，講解測(cè)試裝置基本特性一章節(jié)，重點(diǎn)幫助學(xué)生建立傳感器標(biāo)定這一概念，隨即進(jìn)行第三章，即“常用傳感器與敏感元件”的教學(xué)。作為應(yīng)用型本科，學(xué)生學(xué)習(xí)測(cè)試技術(shù)的重點(diǎn)在于理解常用傳感器的“非電———電”的物理變換原理，以及掌握傳感器的使用方法，至此，學(xué)生已經(jīng)對(duì)測(cè)試技術(shù)的物理實(shí)現(xiàn)有了比較清晰的認(rèn)識(shí)，再通過(guò)電橋、濾波器和放大器的學(xué)習(xí)，學(xué)生就完整掌握了一整套測(cè)試裝置的工作流程。在學(xué)習(xí)完以上章節(jié)后，再講授信號(hào)及其描述、調(diào)制解調(diào)以及信號(hào)處理，學(xué)生就能參照前面學(xué)習(xí)的測(cè)試裝置工作的物理過(guò)程，對(duì)照學(xué)習(xí)，不會(huì)感到無(wú)所適從。
三、結(jié)語(yǔ)
通過(guò)《機(jī)械工程測(cè)試技術(shù)》的教學(xué)與改革實(shí)踐，我們發(fā)現(xiàn)要適應(yīng)應(yīng)用型本科的專(zhuān)業(yè)教學(xué)，其核心還是在于要努力將教學(xué)內(nèi)容貼近學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律，以實(shí)際應(yīng)用為導(dǎo)向開(kāi)展教學(xué)，并且將教學(xué)內(nèi)容生動(dòng)化、立體化、直觀化，這也為我們的教學(xué)提出了另一種思考方向。對(duì)于一門(mén)理論與實(shí)踐并重的課程，我們?nèi)绾巫プ≈攸c(diǎn)，如何使課程內(nèi)容在不失完備性的前提下又能充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，這需要我們反復(fù)思考、認(rèn)真總結(jié)，相信隨著課程教學(xué)與改革經(jīng)驗(yàn)的豐富，在不久的將來(lái)一定能收獲更為滿(mǎn)意的教學(xué)效果。
參考文獻(xiàn):
［1］吳世雄，王成勇．“機(jī)械工程測(cè)試技術(shù)”教學(xué)改革的探索［J］．廣東工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)(社會(huì)科學(xué)版)，2007(7):108-109．
［2］梁?。皺C(jī)械工程測(cè)試技術(shù)”課程教學(xué)難點(diǎn)突破［J］．廣東工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)(社會(huì)科學(xué)版)，2009(9):146-148．
［3］張志剛，石曉輝，富麗娟．“機(jī)械工程測(cè)試技術(shù)”課程理論教學(xué)的改革與創(chuàng)新［J］．創(chuàng)新教育，2011(23):147-148．
2重構(gòu)教學(xué)結(jié)構(gòu)，打破現(xiàn)有章節(jié)之間的限制，突出教學(xué)內(nèi)容的連貫性
本課程在教學(xué)實(shí)踐中，重點(diǎn)圍繞傳感器這一核心章節(jié)中存在的問(wèn)題，提出了“瞻前顧后”的教學(xué)思想與方法，探索重構(gòu)合理的教學(xué)結(jié)構(gòu)與順序：所謂“瞻前”，是指在傳感器測(cè)量電路教學(xué)中，簡(jiǎn)要介紹與之密切相關(guān)的電橋電路、調(diào)制與解調(diào)的基本原理，幫助學(xué)生從直觀角度理解教材相關(guān)內(nèi)容。待講授到信號(hào)的調(diào)理與記錄章節(jié)時(shí)，將電橋電路、調(diào)制解調(diào)的基本理論與前面所講的傳感器測(cè)量電路中的內(nèi)容進(jìn)行重新組合，通過(guò)傳感器測(cè)量電路來(lái)講解電橋、調(diào)制解調(diào)的工作原理與主要應(yīng)用，既幫助學(xué)生深化了傳感器測(cè)量電路的知識(shí)，又理解了信號(hào)調(diào)理的基本原理與方法，實(shí)現(xiàn)了教學(xué)內(nèi)容的前后呼應(yīng)和有機(jī)統(tǒng)一。所謂“顧后”，是指在傳感器教學(xué)過(guò)程中，打破教材現(xiàn)有章節(jié)之間的界限與教材內(nèi)容的固有結(jié)構(gòu)，不再因循傳統(tǒng)地介紹各種類(lèi)型傳感器的順序，而是以基本物理量的測(cè)量為授課主線，分別介紹位移的測(cè)量、振動(dòng)測(cè)量、壓力測(cè)量、溫度測(cè)量、應(yīng)變及力的測(cè)量等機(jī)械工程中常見(jiàn)物理量測(cè)量所采用的主要傳感器及其工作原理，不再遵循現(xiàn)有單列章節(jié)的方式去介紹，這樣就可以將教材內(nèi)容有機(jī)結(jié)合、優(yōu)化重構(gòu)，幫助學(xué)生在學(xué)習(xí)傳感器知識(shí)的同時(shí)一并了解此類(lèi)傳感器的主要應(yīng)用，回歸到合理選用傳感器實(shí)現(xiàn)測(cè)量的基本要求，達(dá)到了雙重學(xué)習(xí)的目的，提高了教學(xué)的效率和質(zhì)量。
3以系統(tǒng)觀點(diǎn)優(yōu)化教材體系，突出教學(xué)內(nèi)容系統(tǒng)性和邏輯性
“測(cè)試技術(shù)”教材在編寫(xiě)體系上缺乏統(tǒng)一性，不同教材在章節(jié)順序和內(nèi)容編排上差異較大，缺乏合理的內(nèi)在邏輯。筆者在教學(xué)實(shí)踐中提出以系統(tǒng)論的觀點(diǎn)來(lái)重新優(yōu)化教材的體系結(jié)構(gòu)、設(shè)置教學(xué)內(nèi)容的觀點(diǎn)，其核心思想是從宏觀上使學(xué)生能建立起機(jī)械測(cè)試系統(tǒng)整體的概念和框架，幫助學(xué)生掌握如何建構(gòu)測(cè)量系統(tǒng)，如何實(shí)現(xiàn)信號(hào)的采集與分析，最終回歸到能夠獨(dú)立地實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)械工程中常見(jiàn)參量的測(cè)量與分析。還提出了以“信號(hào)及測(cè)試裝置是什么—如何采集信號(hào)—如何分析處理信號(hào)—機(jī)械測(cè)試系統(tǒng)的構(gòu)建與應(yīng)用”的邏輯順序，重構(gòu)教材結(jié)構(gòu)、安排教學(xué)內(nèi)容，突出課程的系統(tǒng)性、邏輯性和綜合性，并以這樣的順序編寫(xiě)了教材大綱和講義?！皽y(cè)試技術(shù)”是一門(mén)實(shí)踐性和應(yīng)用性很強(qiáng)的課程，教材中除了對(duì)于基本理論知識(shí)的敘述外，更需要突出“工程化”和“案例化”，強(qiáng)化學(xué)生的工程能力和創(chuàng)新能力，并能夠及時(shí)體現(xiàn)測(cè)試技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)。在工程案例的設(shè)計(jì)與選擇上，突破了現(xiàn)有教材案例的局限和不足，引入機(jī)械工程測(cè)試綜合應(yīng)用實(shí)例一個(gè)章節(jié)，以車(chē)輛電子技術(shù)、機(jī)械設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障診斷、機(jī)械產(chǎn)品性能測(cè)試等典型工程案例為應(yīng)用背景，著力介紹機(jī)械工程測(cè)試技術(shù)的基本理論與方法在這些領(lǐng)域的主要應(yīng)用。以綜合實(shí)例解構(gòu)教材各章節(jié)內(nèi)容，將教材章節(jié)中的關(guān)于信號(hào)的采集與傳感器選型、測(cè)試信號(hào)的處理與分析、計(jì)算機(jī)測(cè)試系統(tǒng)等所學(xué)內(nèi)容完整體現(xiàn)出來(lái)進(jìn)行剖析與講解，使得學(xué)生通過(guò)對(duì)綜合工程實(shí)際問(wèn)題深入、系統(tǒng)、本質(zhì)的認(rèn)識(shí)和理解，達(dá)到課程學(xué)習(xí)對(duì)于培養(yǎng)學(xué)生能合理選用測(cè)試裝置，并初步掌握靜、動(dòng)態(tài)測(cè)量的基本知識(shí)和技能的要求，達(dá)到培養(yǎng)分析和解決問(wèn)題能力的要求。
4完善課程考核方法，探索課程目標(biāo)達(dá)成狀況監(jiān)控及評(píng)價(jià)機(jī)制
完善課程考核評(píng)價(jià)方法，探索課程目標(biāo)達(dá)成狀況監(jiān)控及評(píng)價(jià)機(jī)制：在教學(xué)實(shí)踐中，以能力評(píng)價(jià)為導(dǎo)向、突出學(xué)習(xí)的過(guò)程性，探索建立能力和素質(zhì)等多方面結(jié)合的測(cè)試技術(shù)課程成績(jī)綜合評(píng)價(jià)體系，改變傳統(tǒng)的僅靠一張?jiān)嚲淼某煽?jī)?cè)u(píng)定方式，以考核促進(jìn)學(xué)生學(xué)習(xí)的動(dòng)力和興趣，以考核體現(xiàn)學(xué)生學(xué)習(xí)的綜合效果。以學(xué)習(xí)中的問(wèn)題為切入點(diǎn)，鼓勵(lì)學(xué)生利用課外時(shí)間結(jié)合課程內(nèi)容自主設(shè)計(jì)大學(xué)生科研訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)目，參加機(jī)械創(chuàng)設(shè)設(shè)計(jì)競(jìng)賽等。將課程學(xué)習(xí)從課內(nèi)延伸到課外，通過(guò)實(shí)踐中的學(xué)習(xí)，激發(fā)學(xué)生的興趣和學(xué)習(xí)主動(dòng)性，既解決了學(xué)習(xí)中的難點(diǎn)問(wèn)題，同時(shí)加深了學(xué)生對(duì)課程內(nèi)容的理解，促進(jìn)了學(xué)生綜合能力的提高。開(kāi)設(shè)機(jī)械系統(tǒng)測(cè)控實(shí)驗(yàn)課程，與理論課程同步進(jìn)行，將實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與理論課程相銜接并進(jìn)行了必要的拓展。提高了學(xué)生的興趣，改變了實(shí)驗(yàn)僅作為課堂教學(xué)附屬的現(xiàn)象。綜合理論知識(shí)考查、課程實(shí)驗(yàn)與課程設(shè)計(jì)、開(kāi)放性課題研究等情況進(jìn)行綜合考核，突出理論學(xué)習(xí)、實(shí)踐、創(chuàng)新等多方面素質(zhì)和能力的考評(píng)，體現(xiàn)形成性評(píng)價(jià)和終結(jié)性評(píng)價(jià)相結(jié)合，建立課程群進(jìn)程式、多渠道、多方式的評(píng)價(jià)機(jī)制。
5基于課程教學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力
結(jié)合高等教學(xué)心理學(xué)關(guān)于知識(shí)、技能學(xué)習(xí)的相關(guān)理論，設(shè)計(jì)教學(xué)方案，制定教學(xué)目標(biāo)，提高教學(xué)質(zhì)量。不僅重視提高學(xué)生的知識(shí)技能，還特別注重培養(yǎng)學(xué)生解決問(wèn)題的思想與方法，將這一思想逐步融入測(cè)試技術(shù)教學(xué)的具體環(huán)節(jié)中。一方面引導(dǎo)學(xué)生逐步掌握以整體觀和系統(tǒng)論分析解決問(wèn)題的基本方法與思路，逐步學(xué)會(huì)將一個(gè)較復(fù)雜的問(wèn)題分層次、分步驟去研究，幫助學(xué)生通過(guò)具體的工程項(xiàng)目和案例，建立起機(jī)械測(cè)試系統(tǒng)整體的觀念，進(jìn)而建立起各章節(jié)之間的有機(jī)聯(lián)系，而不是孤立地去學(xué)習(xí)各章節(jié)的內(nèi)容，進(jìn)一步去學(xué)習(xí)課程中涉及的基本理論和方法，同時(shí)也進(jìn)一步熟悉如何通過(guò)所學(xué)知識(shí)去解決具體工程實(shí)際問(wèn)題的思路和方法。在學(xué)習(xí)中，學(xué)生感覺(jué)頻域和頻譜的概念抽象，不如時(shí)域理解起來(lái)直觀，因此要著力強(qiáng)調(diào)并培養(yǎng)學(xué)生從多個(gè)角度去分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力。如理解信號(hào)的描述既可以從比較熟悉的時(shí)域上進(jìn)行描述，同時(shí)也可以從頻域角度進(jìn)行描述，需要去理解從頻域角度去分析、描述信號(hào)的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)也要認(rèn)識(shí)到信號(hào)不同描述之間是可以互相轉(zhuǎn)換的，將這些不同角度獲得的關(guān)于信號(hào)的信息綜合起來(lái)就可以獲得對(duì)其比較全面的認(rèn)識(shí)。學(xué)習(xí)這些方法和思想，不僅對(duì)于學(xué)生理解課程本身知識(shí)極其重要，同時(shí)對(duì)于其他課程的學(xué)習(xí)、分析問(wèn)題、解決問(wèn)題能力的提高都有重要意義。
2機(jī)械工程測(cè)試技術(shù)課程的教學(xué)改革措施
2．1優(yōu)化課程體系，合理安排課程
在整個(gè)機(jī)械工程專(zhuān)業(yè)體系中，機(jī)械工程測(cè)試技術(shù)起著承前啟后的作用，因此，在教學(xué)內(nèi)容上，應(yīng)與先修課程和后續(xù)課程做好合理的銜接，做到教學(xué)內(nèi)容不重復(fù)、不脫節(jié)，能為后續(xù)課程打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。一方面，可將該課程的教學(xué)安排提前到大二第二學(xué)期的后半個(gè)學(xué)期，學(xué)完高等數(shù)學(xué)、電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)等先修課程之后，馬上進(jìn)入該課程學(xué)習(xí)，時(shí)間間隔短，學(xué)生對(duì)基礎(chǔ)知識(shí)把握好，能很快進(jìn)入學(xué)習(xí)狀態(tài)，提高學(xué)習(xí)的積極性;另一方面，改進(jìn)教學(xué)模式，在教學(xué)過(guò)程中，涉及到先修課程的地方，可請(qǐng)相關(guān)課程教師以專(zhuān)題講座的形式對(duì)有關(guān)知識(shí)進(jìn)行復(fù)習(xí)，專(zhuān)題講座也可以視頻的形式上傳到網(wǎng)絡(luò)，學(xué)生根據(jù)需要在課余時(shí)間自行完成已學(xué)知識(shí)的復(fù)習(xí)，從而為更好地學(xué)習(xí)新的課程內(nèi)容做好準(zhǔn)備。
2．2改革教學(xué)環(huán)境，提高學(xué)生的自主學(xué)習(xí)興趣，提高教學(xué)質(zhì)量
機(jī)械工程測(cè)試技術(shù)是一門(mén)理論與實(shí)踐結(jié)合性較強(qiáng)的課程，但目前在教學(xué)過(guò)程中，知識(shí)的系統(tǒng)性與完整性、理論與實(shí)踐存在脫節(jié)現(xiàn)象，這就導(dǎo)致學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中覺(jué)得枯燥、乏味，從而失去了自主學(xué)習(xí)的興趣。為了提高學(xué)生的學(xué)習(xí)自主性，可通過(guò)改革理論教學(xué)方法與實(shí)踐教學(xué)手段，達(dá)到提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，從而提高課堂教學(xué)質(zhì)量的目的。第一，引入工程案例，提高學(xué)習(xí)興趣。興趣是最好的老師，學(xué)生對(duì)課程的興趣決定了學(xué)習(xí)的自主性，而學(xué)習(xí)的自主性決定了學(xué)習(xí)質(zhì)量。在教學(xué)過(guò)程中，建立“以興趣為核心的教學(xué)模式”，大量使用學(xué)生感興趣和親身感知的工程案例，從實(shí)踐到理論、從案例到科學(xué)，認(rèn)識(shí)測(cè)試技術(shù)。比如，通過(guò)對(duì)機(jī)加工零件表面粗糙度形成原因的探討，使學(xué)生掌握信號(hào)的自相關(guān)分析部分的知識(shí)，這對(duì)機(jī)械系的學(xué)生來(lái)說(shuō)是有切身體驗(yàn)的，這樣就將枯燥的理論知識(shí)與生動(dòng)的案例結(jié)合，使學(xué)生能夠更加生動(dòng)形象地感受到基本原理的價(jià)值，避免枯燥無(wú)味的理論分析，活躍了課堂氣氛，提高了學(xué)習(xí)興趣。第二，改革教學(xué)方式，課堂進(jìn)入實(shí)驗(yàn)。機(jī)械工程測(cè)試技術(shù)涉及到測(cè)試的基礎(chǔ)知識(shí)、信號(hào)分析基礎(chǔ)、測(cè)試系統(tǒng)的特性及測(cè)試誤差理論。常用傳感器的工作原理、結(jié)構(gòu)、特性、測(cè)量電路等基本理論知識(shí)的理解與應(yīng)用主要通過(guò)教師的課堂講解，枯燥、乏味、學(xué)生沒(méi)有感性的認(rèn)識(shí)，可改善已有的教學(xué)模式，強(qiáng)化試驗(yàn)設(shè)備，將理論教學(xué)內(nèi)容放到實(shí)驗(yàn)室，依靠實(shí)驗(yàn)來(lái)實(shí)現(xiàn)。比如，傳感器部分，通過(guò)傳感器實(shí)驗(yàn)，使學(xué)生從實(shí)驗(yàn)中理解傳感器的測(cè)試原理、實(shí)際應(yīng)用等;測(cè)試系統(tǒng)特性部分，通過(guò)在實(shí)驗(yàn)室組建適當(dāng)?shù)臏y(cè)試系統(tǒng)，通過(guò)實(shí)驗(yàn)掌握一階、二階測(cè)試系統(tǒng)的靜、動(dòng)態(tài)特性。學(xué)生通過(guò)實(shí)驗(yàn)既學(xué)習(xí)理論知識(shí)，同時(shí)又將理論知識(shí)加以應(yīng)用在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中。第三，引入仿真實(shí)驗(yàn)，改善課堂教學(xué)環(huán)境。為解決課堂上實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)境的營(yíng)造問(wèn)題，可引進(jìn)“可重構(gòu)虛擬儀器教學(xué)平臺(tái)”構(gòu)建的計(jì)算機(jī)化工程測(cè)試創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室，針對(duì)測(cè)試技術(shù)課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)需要，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，形成一個(gè)仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)境。為提高教學(xué)效果，可借助仿真實(shí)驗(yàn)將信號(hào)分析、波形分析、頻譜分析等理論知識(shí)進(jìn)行可視化表達(dá)。學(xué)生通過(guò)直觀的感受，可以更深刻地理解這些理論知識(shí)的工程意義。第四，啟發(fā)學(xué)生的自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?。?shí)驗(yàn)主要是培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力，通過(guò)實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)，使學(xué)生具有獨(dú)立解決實(shí)際問(wèn)題的能力。而現(xiàn)在的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式基本上是教師安排好實(shí)驗(yàn)步驟，學(xué)生照做，得出數(shù)據(jù)即可。在這個(gè)過(guò)程中，師生之間、學(xué)生之間缺少互動(dòng)，這種模式影響了學(xué)生創(chuàng)新思維的培養(yǎng)，學(xué)生的學(xué)習(xí)自主性和能動(dòng)性沒(méi)有得到體現(xiàn)。為了發(fā)揮學(xué)生的自主創(chuàng)新能力，提出“教師引導(dǎo)，學(xué)生自主”的實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ剑唇處煂?shí)驗(yàn)任務(wù)和要求布置給學(xué)生，學(xué)生根據(jù)實(shí)驗(yàn)任務(wù)書(shū)，利用已有的實(shí)驗(yàn)資源，組織實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)儀器，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)步驟，實(shí)驗(yàn)由學(xué)生獨(dú)立完成，教師只是引導(dǎo)、監(jiān)督，不參與實(shí)驗(yàn)過(guò)程［3］。另外，虛擬儀器是現(xiàn)代測(cè)試技術(shù)的一個(gè)新的發(fā)展方向，可引導(dǎo)學(xué)生利用自己的PC機(jī)創(chuàng)建虛擬實(shí)驗(yàn)。比如，學(xué)生可用lab－view軟件平臺(tái)動(dòng)手設(shè)計(jì)周期信號(hào)疊加系統(tǒng)仿真實(shí)驗(yàn)，從而更形象地理解周期信號(hào)的諧波性。這種實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ侥軌虺浞职l(fā)揮學(xué)生主觀能動(dòng)性，有利于培養(yǎng)學(xué)生的應(yīng)用能力和創(chuàng)新能力。第五，以科研帶動(dòng)實(shí)踐教學(xué)。大學(xué)生已經(jīng)具備了基本的科研能力，為了提高學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力和實(shí)踐能力，可通過(guò)鼓勵(lì)學(xué)生參與科研的方式帶動(dòng)實(shí)踐教學(xué)。根據(jù)學(xué)院已有的科研項(xiàng)目，組織學(xué)習(xí)興趣小組，鼓勵(lì)學(xué)生主動(dòng)參與感興趣的科研項(xiàng)目。通過(guò)這種方式，學(xué)生可以自己主動(dòng)地去探索解決問(wèn)題的方法，依靠所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題，既培養(yǎng)學(xué)習(xí)興趣，也培養(yǎng)了實(shí)踐能力。
機(jī)械工程測(cè)試技術(shù)，是機(jī)械工程學(xué)院必不可少的一門(mén)課程，但是與其他的實(shí)驗(yàn)教學(xué)一樣，實(shí)驗(yàn)有著他的特殊性，機(jī)械工程測(cè)試技術(shù)尤其如此。機(jī)械工程測(cè)試技術(shù)，是一門(mén)涵蓋學(xué)科范圍較廣、應(yīng)用價(jià)值很高的一門(mén)專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課，它涵蓋了機(jī)械、電子信息、自動(dòng)儀、儀器儀等多個(gè)領(lǐng)域，而工程機(jī)械測(cè)試技術(shù)則是運(yùn)用了多種技術(shù)，比如常用的傳感器原理與應(yīng)用、測(cè)試信號(hào)調(diào)理電路、信號(hào)的分析與處理、計(jì)算機(jī)的測(cè)試系統(tǒng)等等。因?yàn)樵撜n程涵蓋范圍極廣，因而其具有理論性強(qiáng)、知識(shí)點(diǎn)多、思維跨度大的特點(diǎn)，因此必須將理論與實(shí)踐相結(jié)合，只有這樣才能取得教育教學(xué)的效果。筆者通過(guò)對(duì)書(shū)本的審視，并結(jié)合學(xué)生的學(xué)習(xí)特點(diǎn)以及對(duì)學(xué)生的培養(yǎng)要求，將機(jī)械工程測(cè)試技術(shù)教學(xué)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的建構(gòu)分為了基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的建構(gòu)、綜合性實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的建構(gòu)和探究式實(shí)驗(yàn)的建構(gòu)，三個(gè)層次來(lái)探討。
1.基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的構(gòu)建
基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)室針對(duì)信號(hào)處理課程量身定做的實(shí)驗(yàn)場(chǎng)所，其實(shí)驗(yàn)內(nèi)容豐富，涵蓋了教材中所有信號(hào)分析的知識(shí)，其中包含了信號(hào)的基本性質(zhì)、時(shí)域分析、頻域分析、調(diào)制、加窗、濾波和采樣等內(nèi)容，其程序包含了信號(hào)發(fā)生器、自相關(guān)等從基礎(chǔ)到高級(jí)的信號(hào)處理知識(shí)點(diǎn)的演示程序。
基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)的信號(hào)基本性質(zhì)其內(nèi)容包含了基本信號(hào)發(fā)生器、方法函數(shù)&sinc、隨機(jī)信號(hào)、函數(shù)FFT的奇偶性、FFT線性疊加、時(shí)移和頻移；其時(shí)域分析包含了RMS&峰值、自相關(guān)、互相關(guān)、時(shí)域卷積、反卷積、信號(hào)積分、時(shí)域平均-相位、時(shí)域平均噪聲和小波分析；其頻域分析包含了倒譜、諧振、頻閃儀、2DFFT、頻域平均、頻移和軌道；而調(diào)制只有幅度調(diào)制及解調(diào)和頻率調(diào)制及解調(diào)；加窗的內(nèi)容是窗振幅、窗比較、加窗的頻域分析、窗噪聲基底、窗重疊和窗分辨率；濾波是基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中極為重要的一個(gè)部分，濾波器響應(yīng)時(shí)間、FIR窗濾波器設(shè)計(jì)、IIR濾波器設(shè)計(jì)、低通濾波器、中值濾波器和恒百分率帶寬濾波器；而采樣的內(nèi)容則是重采樣及混疊、柵欄效應(yīng)、頻譜泄露、位數(shù)&分辨率和限幅。
由于濾波能夠隨意的將信號(hào)中的各個(gè)波段進(jìn)行分析操作，或者是濾除，因而是抑制和仿干擾的意象重要措施。濾波的主要裝置是濾波器，它可以幫助實(shí)驗(yàn)人員實(shí)現(xiàn)選頻，并且可以將信號(hào)中的特定頻率成分通過(guò)，還可以衰減其他非特定頻率的頻率成分，如果我只對(duì)信號(hào)中某一頻段的成分感興趣時(shí)，在濾波器的作用下，去掉其他頻段的成分和噪聲，從而提高信噪比。如：將一個(gè)要處理的信號(hào)疊加一個(gè)干擾信號(hào)，幅值為A=10V、頻率f=10Hz的正弦信號(hào)與幅值A(chǔ)=5V噪聲疊加的原始信號(hào)，經(jīng)過(guò)截止頻率f=25Hz低通濾波器濾波后，從而將兩者進(jìn)行對(duì)比。
通過(guò)濾波的實(shí)驗(yàn)教學(xué)與實(shí)驗(yàn)，學(xué)生能夠掌握和學(xué)會(huì)響應(yīng)函數(shù)的測(cè)試方法，以此來(lái)了解各種濾波器的頻率響應(yīng)特性，它能夠極為直觀的改變教師教學(xué)的單一講解，從而使得學(xué)生能夠在現(xiàn)象的顯示下進(jìn)行直觀的記憶，如果將LabVIEW應(yīng)用程序配置一個(gè)VI服務(wù)器的話，那么就可以指定相應(yīng)的遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)來(lái)加載VI服務(wù)器，不僅能夠現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，而且也能幫助學(xué)生預(yù)習(xí)和復(fù)習(xí)。
2.綜合性實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的構(gòu)建
綜合性實(shí)驗(yàn)，按照實(shí)驗(yàn)內(nèi)容可以劃分為：振動(dòng)測(cè)試、應(yīng)力應(yīng)變測(cè)試、溫度測(cè)試和噪聲測(cè)試4個(gè)模塊，其中能夠針對(duì)學(xué)生對(duì)已學(xué)過(guò)的測(cè)試學(xué)原理，通過(guò)綜合性實(shí)驗(yàn)，使學(xué)生能初步了解典型測(cè)試系統(tǒng)的構(gòu)成，而且能夠明白各個(gè)環(huán)節(jié)的功能和特點(diǎn)，以及典型測(cè)量電路的基本構(gòu)成與特點(diǎn)，在綜合性實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的構(gòu)建中，筆者將進(jìn)行振動(dòng)測(cè)試和噪音測(cè)試的探討。
2.1綜合性實(shí)驗(yàn)測(cè)試振動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)的構(gòu)建
振動(dòng)測(cè)試是機(jī)械測(cè)試中最基礎(chǔ)，也是應(yīng)用最廣泛的技術(shù)，其振動(dòng)測(cè)試的內(nèi)容主要含有圓板固有頻率及主振性的測(cè)量、機(jī)械振動(dòng)系統(tǒng)固有頻率的測(cè)量、簡(jiǎn)支梁固有頻率及主振型的測(cè)量、單自由度模型參數(shù)的測(cè)量、振動(dòng)信號(hào)的FFT分析、簡(jiǎn)諧振動(dòng)幅值測(cè)量和拍振測(cè)量；其次是應(yīng)用較多，尤其是在機(jī)械工程中，其實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容包含了彎曲變形主應(yīng)力實(shí)驗(yàn)、扭轉(zhuǎn)變形主應(yīng)力實(shí)驗(yàn)、彎扭組合變形主應(yīng)力實(shí)驗(yàn)、拉扭組合變形主應(yīng)力實(shí)驗(yàn)和壓扭組合變形主應(yīng)力實(shí)驗(yàn)等；溫度測(cè)試的內(nèi)容包含了溫度實(shí)時(shí)自動(dòng)檢測(cè)和多通道溫度實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)顯示；在工業(yè)和運(yùn)輸業(yè)中，主要涉及的是噪音測(cè)試，噪音測(cè)試實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容主要有噪音的測(cè)量和頻譜的分析、環(huán)境噪聲實(shí)時(shí)自動(dòng)監(jiān)測(cè)。
由于振動(dòng)測(cè)試是機(jī)械工程測(cè)試中最為廣泛采用的一種實(shí)驗(yàn)，在這種實(shí)驗(yàn)中，經(jīng)常采用的是ZK-5VIC型虛擬測(cè)試振動(dòng)與控制實(shí)驗(yàn)裝置。在振動(dòng)測(cè)試的過(guò)程中，實(shí)驗(yàn)裝置有4大部分，即振動(dòng)系統(tǒng)模型、激振系統(tǒng)、振動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)、減振系統(tǒng)等，而振動(dòng)系統(tǒng)的模型一般分為5種：?jiǎn)巫杂啥认到y(tǒng)模型、多自由度系統(tǒng)模型、懸臂梁模型、簡(jiǎn)支梁模型和薄壁圓板模型。激振系統(tǒng)有電動(dòng)式激振器、非接觸式激振器、偏心電機(jī)、調(diào)壓器和激振信號(hào)源。更換相應(yīng)的振動(dòng)模型和激勵(lì)系統(tǒng)，可以做成超過(guò)20個(gè)實(shí)驗(yàn)，下面以簡(jiǎn)支梁各階的固有頻率測(cè)量實(shí)驗(yàn)為例。
在整個(gè)測(cè)試實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)建構(gòu)之后，如果將新電機(jī)取下，然后便能得到簡(jiǎn)支梁模型，當(dāng)選用電動(dòng)式激振器，激振器內(nèi)部信號(hào)源可選用產(chǎn)生10Hz到1Hz，幅度小于等于5v的正弦信號(hào)作為輸入信號(hào)。在實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中，將激振器與激振信號(hào)源的輸出端相連，連接之后通過(guò)調(diào)整信號(hào)源的輸出頻率和功率來(lái)改變激振力的頻率與幅值大小。將壓電式加速度傳感器與ZK-5VIC型測(cè)振儀的輸入端相連，ZK-5VIC用數(shù)字顯示測(cè)點(diǎn)的振動(dòng)位移X、速度V、加速度A，而將輸出端接在動(dòng)態(tài)信號(hào)分析儀之上，這樣動(dòng)態(tài)信號(hào)分析儀的操作面板，主要用于完成單、雙通道振動(dòng)信號(hào)的時(shí)域、頻域分析，這樣便能全部完成振動(dòng)測(cè)試。
通過(guò)振動(dòng)測(cè)試，可以充分了解實(shí)際工程中典型測(cè)試裝置的組成、安裝及調(diào)試方法；了解測(cè)試系統(tǒng)的構(gòu)成；學(xué)會(huì)激振器、傳感器與測(cè)振儀器的操作方法。
2.2綜合性實(shí)驗(yàn)噪音測(cè)試系統(tǒng)的構(gòu)建
在機(jī)械工程測(cè)試技術(shù)中，工業(yè)與運(yùn)輸業(yè)的測(cè)試也是極為重要的一個(gè)方向，因而也不能不提及這個(gè)方面，之所以將噪音測(cè)試運(yùn)用于工業(yè)與運(yùn)輸業(yè)，是因?yàn)闄C(jī)電設(shè)備的振動(dòng)具有規(guī)律性，因而其聲音也具有規(guī)律性，當(dāng)噪音出現(xiàn)的時(shí)候，就能獲取機(jī)電設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，因此噪音測(cè)試，將為控制噪聲、改進(jìn)產(chǎn)品、設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)檢測(cè)、制定環(huán)保措施及法律等提供必要的依據(jù)。
在噪音測(cè)試實(shí)驗(yàn)中，傳感器將聲音轉(zhuǎn)化成電信號(hào)經(jīng)過(guò)中間變換裝置預(yù)處理之后傳入噪聲分析儀，噪音分析儀可以將線性計(jì)權(quán)總聲壓級(jí)的測(cè)試；經(jīng)過(guò)A計(jì)權(quán)和C計(jì)權(quán)總聲壓級(jí)的測(cè)試；線性、A計(jì)權(quán)和C計(jì)權(quán)的1比1倍頻程分析；線性、A計(jì)權(quán)和C計(jì)權(quán)的三分之一頻程分析；8到20Hz高分辨率寬帶線性聲壓頻譜測(cè)量；然后將數(shù)據(jù)存盤(pán)，數(shù)據(jù)回放以及測(cè)量結(jié)構(gòu)進(jìn)行打印。在實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中，我們可以搭配轉(zhuǎn)子實(shí)驗(yàn)臺(tái)，通過(guò)改變轉(zhuǎn)子的速度、質(zhì)量不平衡、沖擊等設(shè)備的配制，以此來(lái)模擬及其不同的運(yùn)行狀態(tài)，從而能記錄振動(dòng)的特性。
3.探究性實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的構(gòu)建
創(chuàng)新能力的培養(yǎng)是21世紀(jì)人才所必備的關(guān)鍵因素，但是實(shí)驗(yàn)是一種極為陳規(guī)的模式，它不能培養(yǎng)出人的創(chuàng)新能力，傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ绞歉叨鹊毓潭ɑ?、程序化的模式，不能培養(yǎng)出人的創(chuàng)新能力，因而有必要構(gòu)建探究性實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)。所謂探究性的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，是指學(xué)生能夠通過(guò)自己構(gòu)建實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，進(jìn)行不同實(shí)驗(yàn)的系統(tǒng)，它有著高度的自主性，因而可以滿(mǎn)足學(xué)生的好奇心，并能將實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與實(shí)驗(yàn)設(shè)備的性能有一個(gè)全新的了解，筆者在這里主要闡述平衡測(cè)試和軸心軌跡測(cè)試，來(lái)闡述探究性實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的構(gòu)建。
3.1探究性實(shí)驗(yàn)平衡測(cè)試系統(tǒng)的構(gòu)建
旋轉(zhuǎn)機(jī)械，是目前運(yùn)用最為廣泛的機(jī)械，而其核心部件為轉(zhuǎn)子，如果轉(zhuǎn)子的不能正常工作，就會(huì)影響機(jī)械的正常工作，因此我們以平衡測(cè)試為例，探討探究性實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的建構(gòu)。
平衡測(cè)試，最為關(guān)鍵的就是研究轉(zhuǎn)子是否平衡，轉(zhuǎn)子的不平衡是由于轉(zhuǎn)子質(zhì)量不均，而這種不均可能是因?yàn)橹匦钠苹蛘呤寝D(zhuǎn)子缺損所造成的，轉(zhuǎn)子的平衡方法很多，其中影響系數(shù)以簡(jiǎn)單、對(duì)操作者要求低等特點(diǎn)被較多的動(dòng)平衡系統(tǒng)采用，筆者所探討的也是影響系數(shù)法。
影響系數(shù)法采用雙面動(dòng)平衡實(shí)驗(yàn)裝置，動(dòng)平衡實(shí)驗(yàn)主要由多功能轉(zhuǎn)子實(shí)驗(yàn)臺(tái)、計(jì)算機(jī)、LabVIEW平臺(tái)、速度傳感器、轉(zhuǎn)速相位傳感器、數(shù)據(jù)采集儀和加重塊組成。LabVIEW虛擬實(shí)驗(yàn)儀器，具有數(shù)據(jù)采集、分析和現(xiàn)實(shí)的功能。在實(shí)驗(yàn)的面板上標(biāo)有實(shí)驗(yàn)操作流程，參數(shù)設(shè)置，轉(zhuǎn)子運(yùn)行時(shí)的轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速等特性和測(cè)試結(jié)果的顯示，因其具有設(shè)計(jì)方法獨(dú)特，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、功能豐富綜合性強(qiáng)的特點(diǎn)，而被廣泛的教學(xué)采用。在實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中，轉(zhuǎn)子通過(guò)電動(dòng)機(jī)的皮帶所帶動(dòng)，在轉(zhuǎn)動(dòng)的過(guò)程中，在轉(zhuǎn)子支撐點(diǎn)各安裝一個(gè)速度傳感器，以此來(lái)檢驗(yàn)轉(zhuǎn)子的振動(dòng)，激光轉(zhuǎn)速相位傳感器用來(lái)獲取相位基準(zhǔn)以及轉(zhuǎn)速信息。所有傳感器將檢測(cè)到的信號(hào)經(jīng)過(guò)電路的調(diào)理之后，輸入到數(shù)據(jù)采集卡，最后在LabVIEW開(kāi)發(fā)出虛擬式動(dòng)平衡測(cè)試儀器處理并顯示。
3.2探究性測(cè)試軸心軌跡測(cè)試系統(tǒng)的構(gòu)建
除了動(dòng)平衡測(cè)試之外，較為廣泛采用的還有軸心軌跡測(cè)試，它也是主要利用轉(zhuǎn)子來(lái)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的。軸心的軌跡是指軸頸旋轉(zhuǎn)中心相對(duì)于軸承中心的運(yùn)動(dòng)軌跡。在旋轉(zhuǎn)機(jī)械的故障診斷中，其中最為重要的是回轉(zhuǎn)部件中心位置比振幅和旋轉(zhuǎn)副頻曲線更能直觀地反映轉(zhuǎn)軸運(yùn)動(dòng)的情況。對(duì)于軸心軌跡的測(cè)試，筆者采用旋轉(zhuǎn)機(jī)械軸心軌跡分析儀來(lái)闡述其測(cè)試。軸心軌跡分析儀可以完成兩種信號(hào)的波跡顯示，能夠完成兩路信號(hào)的頻譜分析，從而完成軸心軌跡的提供、分解、合成，最后得出科學(xué)的結(jié)果。在軸心軌跡的測(cè)試過(guò)程中，要完成水平和垂直的測(cè)試，水平的主要做的是前置放大，這需要調(diào)整電路，才能進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，最后將信號(hào)發(fā)給軸心軌跡分析儀，垂直也是經(jīng)過(guò)這樣的程序來(lái)完成。其中需要說(shuō)明的是，將信號(hào)收集之后，需要經(jīng)過(guò)LabVIEW開(kāi)發(fā)出虛擬式軸心軌跡測(cè)試儀器處理并顯示。其中軸心軌跡虛擬分析儀器可以實(shí)時(shí)的顯示軸心軌跡和軸心位置，采集頻率和其他的信號(hào)，并對(duì)這些信息進(jìn)行存儲(chǔ)，當(dāng)測(cè)試完成后，可以離線回放，得出軸心軌跡和軸心位置圖。
平衡測(cè)試系統(tǒng)與軸心軌跡測(cè)試系統(tǒng)的構(gòu)建的關(guān)鍵在于儀器的設(shè)置，它的設(shè)計(jì)方法相對(duì)來(lái)說(shuō)較為獨(dú)特，但是又結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，因而理論性較強(qiáng)，也因不同的轉(zhuǎn)子可以進(jìn)行不同的實(shí)驗(yàn)，這個(gè)上文已有闡述，也正是因?yàn)檫@個(gè)特點(diǎn)，有助于開(kāi)發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造性思維，這也意味著對(duì)于老師有著更高的要求。
參考文獻(xiàn)：
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1 教學(xué)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的設(shè)計(jì)
教學(xué)實(shí)驗(yàn)是高等學(xué)校教學(xué)環(huán)節(jié)中重要的一環(huán)，是培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力、實(shí)踐能力和工程應(yīng)用的重要部分[3]。在教學(xué)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，學(xué)生在認(rèn)知過(guò)程中的一個(gè)普遍現(xiàn)象是見(jiàn)小不見(jiàn)大，不能把握測(cè)試系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)，而關(guān)注點(diǎn)總是放在較小的一個(gè)知識(shí)點(diǎn)或是問(wèn)題中。為了強(qiáng)化學(xué)生對(duì)測(cè)試系統(tǒng)的概念，了解測(cè)試技術(shù)重要的方法，在教學(xué)實(shí)驗(yàn)中設(shè)計(jì)了自頂向下的實(shí)驗(yàn)思想：首先通過(guò)系統(tǒng)認(rèn)知使學(xué)生建立起機(jī)械工程測(cè)試系統(tǒng)的整體概念，了解組成測(cè)試系統(tǒng)的各個(gè)部分，明白相關(guān)知識(shí)點(diǎn)的適用范圍，從而做到有的放矢的學(xué)習(xí)。而后制定相對(duì)應(yīng)的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，學(xué)生能夠理解各知識(shí)點(diǎn)的內(nèi)容，明白系統(tǒng)各部分的關(guān)聯(lián)關(guān)系。最后再通過(guò)綜合性實(shí)驗(yàn)對(duì)所學(xué)知識(shí)進(jìn)行串聯(lián)和鞏固[4]。
為此，在機(jī)械工程測(cè)試技術(shù)的教學(xué)實(shí)驗(yàn)中制定了基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)和綜合性實(shí)驗(yàn)。
基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)主要是針對(duì)信號(hào)處理方面，其內(nèi)容有：傳感器的選取、信號(hào)的基本性質(zhì)、信號(hào)的采集、A/D轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)處理。基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)共5部分，內(nèi)容見(jiàn)表1。
綜合性實(shí)驗(yàn)針對(duì)學(xué)生已學(xué)過(guò)的知識(shí)，建立起典型的測(cè)試系統(tǒng)，通過(guò)實(shí)際的測(cè)試實(shí)驗(yàn)使學(xué)生了解傳感器的性能，測(cè)試電路的構(gòu)成，測(cè)試軟件的應(yīng)用以及數(shù)據(jù)的處理與分析。綜合性實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容見(jiàn)表2。
2 實(shí)驗(yàn)儀器
為了高質(zhì)量地完成教學(xué)實(shí)驗(yàn)任務(wù)，課題組選擇了較為先進(jìn)的儀器來(lái)搭建實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)。
（1）單點(diǎn)式激光測(cè)振儀：Polytec高性能的單點(diǎn)式激光測(cè)振儀由控制器、數(shù)字式速度解碼器、自動(dòng)聚焦式光學(xué)頭組成。能夠?qū)崿F(xiàn)最小速度分辨率0.02微米/秒，最大速度+/-10米/秒的速度信號(hào)測(cè)量；最大輸出信號(hào)為+/-10 V，輸出帶520 100 KHz低通濾波和100 Hz高通濾波。
（2）加速度計(jì)：B&K壓電式加速度計(jì)是振動(dòng)的絕對(duì)測(cè)量的最佳傳感器，可用于較為寬泛的頻率范圍；在很寬的動(dòng)態(tài)范圍內(nèi)具有良好的線性，該種傳感器不需要額外電源，具有較高的靈敏度質(zhì)量比。設(shè)備參數(shù)：靈敏度10 pC/g；最大正弦振動(dòng)6 000 g-peak；最大沖擊極限+/-20 000 g-peak；頻率范圍0.1 Hz～12.6 KHz。
（3）雙通道調(diào)理放大器：B&K雙通道電荷放大器，能夠?qū)崿F(xiàn)放大增益0.1 mV/pC～3.16 V/pC；頻響范圍0.1 Hz～100 KHz；具有低通、高通濾波器；能實(shí)現(xiàn)過(guò)載檢測(cè)。
（4）A/D采集模塊：課題組自主研發(fā)了基于USB2.0的數(shù)據(jù)采集模塊。該模塊具有8個(gè)模擬量輸入通道，能夠?qū)崿F(xiàn)16-bit分辨率A/D轉(zhuǎn)換器，采樣速率高達(dá)200 kS/s。該模塊采用總線供電，擁有設(shè)備狀態(tài)LED指示燈。
（5）信號(hào)分析軟件：課題組采用自主研發(fā)的信號(hào)分析軟件，該軟件采用Windows視窗風(fēng)格，界面友好，使用方便，能夠?qū)崿F(xiàn)在線檢測(cè)分析和離線數(shù)據(jù)分析。能夠?qū)崿F(xiàn)頻譜分析、傳遞函數(shù)分析、互譜分析、互相關(guān)函數(shù)分析、包絡(luò)/倒頻譜分析等信號(hào)分析功能。軟件具有畫(huà)面設(shè)置、顯示設(shè)置、采樣參數(shù)設(shè)置、單位設(shè)置、跟蹤設(shè)置、放大器設(shè)置、預(yù)處理設(shè)置、濾波器設(shè)置、計(jì)算設(shè)置等模塊，方便使用者根據(jù)需要進(jìn)行快速組合。該軟件已經(jīng)在工程應(yīng)用中驗(yàn)證了其可靠性。
此外，課題組還搭建了振動(dòng)測(cè)試平臺(tái)和動(dòng)平衡測(cè)試平臺(tái)供實(shí)驗(yàn)使用，這些儀器、軟件的應(yīng)用能夠開(kāi)拓學(xué)生的視野，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，更重要的是實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)能夠使學(xué)生更好地理解系統(tǒng)的概念，提高對(duì)知識(shí)的認(rèn)知程度。
3 實(shí)驗(yàn)案例
綜合性實(shí)驗(yàn)是針對(duì)學(xué)生已經(jīng)學(xué)過(guò)的信號(hào)處理、測(cè)試技術(shù)和測(cè)試系統(tǒng)等內(nèi)容，通過(guò)實(shí)驗(yàn)室使學(xué)生了解典型的機(jī)械工程測(cè)試系統(tǒng)的構(gòu)成以及各個(gè)環(huán)節(jié)所完成的工作?；诠こ虘?yīng)用的指導(dǎo)思想，該部分實(shí)驗(yàn)設(shè)置了撓性接管自由振動(dòng)測(cè)試和微小轉(zhuǎn)子不平衡量檢測(cè)。
3.1 撓性接管自由振動(dòng)測(cè)試
自由振動(dòng)測(cè)試是機(jī)械工程測(cè)試的基礎(chǔ)，該部分實(shí)驗(yàn)?zāi)茏寣W(xué)生了解激勵(lì)信號(hào)的產(chǎn)生、信號(hào)的采集、自由振動(dòng)以及動(dòng)態(tài)性能參數(shù)的計(jì)算。實(shí)驗(yàn)裝置主要由激振器、加速度信號(hào)采集裝置、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)等組成（如圖1所示）。
實(shí)驗(yàn)中，利用波形發(fā)生器產(chǎn)生振動(dòng)譜信號(hào)，經(jīng)功率放大器，由激振器產(chǎn)生振動(dòng)信號(hào)。加速度傳感器采集響應(yīng)信號(hào)，經(jīng)電荷放大器和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)進(jìn)入計(jì)算機(jī)，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖2所示。圖3是通過(guò)信號(hào)分析軟件采集的自由振動(dòng)信號(hào)。
通過(guò)撓性接管的自由振動(dòng)測(cè)試實(shí)驗(yàn)可以讓學(xué)生了解典型測(cè)試系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、組成部分。通過(guò)實(shí)驗(yàn)理解測(cè)試系統(tǒng)的設(shè)備、安裝、調(diào)試；了解信號(hào)接口的類(lèi)型與連接方法；了解激勵(lì)信號(hào)的產(chǎn)生方法。
3.2 微小轉(zhuǎn)子不平衡量檢測(cè)
轉(zhuǎn)子的不平衡是旋轉(zhuǎn)機(jī)械故障的主要誘因，為了提高旋轉(zhuǎn)機(jī)械的品質(zhì)就需要進(jìn)行轉(zhuǎn)子的不平衡量檢測(cè)。該項(xiàng)實(shí)驗(yàn)通過(guò)學(xué)生自己動(dòng)手調(diào)試來(lái)完成對(duì)轉(zhuǎn)子的不平衡檢測(cè)，能夠激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，培養(yǎng)動(dòng)手能力。圖4為微小轉(zhuǎn)子不平衡檢測(cè)實(shí)驗(yàn)臺(tái)。
微小轉(zhuǎn)子不平衡檢測(cè)系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)裝置由不平衡量檢測(cè)實(shí)驗(yàn)臺(tái)、激光測(cè)振儀、光電式開(kāi)關(guān)傳感器、采集系統(tǒng)和信號(hào)分析軟件構(gòu)成。實(shí)驗(yàn)中，變頻調(diào)速電機(jī)通過(guò)帶動(dòng)皮帶輪帶動(dòng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，利用激光測(cè)振儀測(cè)量振動(dòng)的絕對(duì)速度信號(hào)，利用光電式開(kāi)關(guān)傳感器測(cè)量轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速，傳感器信號(hào)通過(guò)數(shù)據(jù)采集裝置獲取。系統(tǒng)原理如圖5所示。圖6為不平衡量的計(jì)算界面。
通過(guò)該項(xiàng)實(shí)驗(yàn)，學(xué)生能夠了解轉(zhuǎn)子不平衡檢測(cè)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，激光測(cè)振儀和光電式開(kāi)關(guān)傳感器的應(yīng)用方法，多路信號(hào)采集的觸發(fā)方法，不平衡量的計(jì)算。
4 結(jié)束語(yǔ)
機(jī)械工程測(cè)試的教學(xué)實(shí)驗(yàn)選擇了當(dāng)前較為新式的測(cè)試儀器，讓學(xué)生了解不同測(cè)試儀器的特點(diǎn)和應(yīng)用方法。同時(shí)，以工程導(dǎo)向的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高了動(dòng)手能力。通過(guò)教學(xué)實(shí)驗(yàn)，更加有利于學(xué)生鞏固所學(xué)知識(shí)，培養(yǎng)創(chuàng)新能力。
參考文獻(xiàn)
[1] 劉春陽(yáng)，郭 愛(ài)芳.測(cè)試技術(shù)教材建設(shè)與教學(xué)模式探討[J].中國(guó)現(xiàn)代教育裝備，2012（17）：54-56.
0 引言
《機(jī)械工程測(cè)試技術(shù)》課程是機(jī)械類(lèi)專(zhuān)業(yè)的一門(mén)專(zhuān)業(yè)技術(shù)基礎(chǔ)課，通過(guò)本課程的學(xué)習(xí)，學(xué)生應(yīng)該初步掌握靜、動(dòng)態(tài)測(cè)試所需要的基本理論、基本知識(shí)和基本技能。對(duì)機(jī)械工程中常見(jiàn)的被測(cè)物理量能比較正確的選用檢測(cè)裝置并完成檢測(cè)任務(wù)。本課程涉及的學(xué)科面較廣，它涉及數(shù)學(xué)、力學(xué)、電工與電子、信息技術(shù)、計(jì)算機(jī)等諸多學(xué)科[1]，課程理論內(nèi)容抽象、知識(shí)點(diǎn)多學(xué)習(xí)課時(shí)少，對(duì)實(shí)踐環(huán)節(jié)要求較高，教學(xué)難度總體較大。幾年來(lái)學(xué)生普遍反映，該門(mén)課程理論內(nèi)容不容易理解，學(xué)習(xí)難度很大。為此，希望通過(guò)該門(mén)課程教學(xué)方法的研究與探討，不斷提高該門(mén)課程的教學(xué)質(zhì)量。
1 因材施教，合理設(shè)置授課內(nèi)容
1.1 明確課程的教學(xué)任務(wù) 《機(jī)械工程測(cè)試技術(shù)》的學(xué)習(xí)對(duì)象是機(jī)械工程動(dòng)態(tài)物理量測(cè)試中常用的傳感器、信號(hào)調(diào)理電路和顯示記錄儀器的工作原理，測(cè)試系統(tǒng)的基本特性和評(píng)價(jià)方法，測(cè)試信號(hào)的分析處理方法和常見(jiàn)物理量的測(cè)試方法[2]。通過(guò)本課程的學(xué)習(xí)，學(xué)生應(yīng)初步掌握以下幾方面的知識(shí)：①了解機(jī)械工程檢測(cè)的基本概念和測(cè)量數(shù)據(jù)的處理方法。②基本掌握常用傳感器及其測(cè)量電路的工作原理和性能。③針對(duì)常見(jiàn)的機(jī)械量，能夠正確地選用檢測(cè)裝置。④掌握典型機(jī)械量的檢測(cè)方法。⑤掌握幾何量的測(cè)量方法，初步學(xué)會(huì)使用常用的計(jì)量器具。
1.2 把握好課程內(nèi)容之間的聯(lián)系，合理組織教學(xué)內(nèi)容 為了使學(xué)生更好的理解和掌握所學(xué)內(nèi)容，教師應(yīng)根據(jù)教學(xué)內(nèi)容之間的聯(lián)系，合理編排教學(xué)內(nèi)容，將有聯(lián)系的部分有機(jī)結(jié)合起來(lái)講授。例如，在機(jī)械工程測(cè)試教材中，在介紹一種物理量的測(cè)量時(shí)，會(huì)介紹測(cè)量該物理量常用的傳感器以及該傳感器的測(cè)量電路。我們?cè)谥v授本課程的過(guò)程中，不能僅僅按照課本順序來(lái)講解，應(yīng)該前后內(nèi)容進(jìn)行對(duì)比，要明確一種傳感器可以測(cè)量多種物理量，一種物理量也可以選用多種傳感器來(lái)測(cè)量。再者要明確傳感器測(cè)量電路的選用原則和調(diào)理電路的特點(diǎn)，例如電橋這種測(cè)量電路，可以作為電阻應(yīng)變式、電容式、電感式等多種傳感器的測(cè)量電路。在給學(xué)生講授這門(mén)課的時(shí)候，我們應(yīng)該將部分內(nèi)容有機(jī)聯(lián)系起來(lái)，這樣有助于學(xué)生對(duì)所學(xué)內(nèi)容的理解，而不僅僅局限在課本的表面認(rèn)識(shí)。
2 確立以教師為主導(dǎo)，學(xué)生為主體的教學(xué)模式
2.1 采取啟發(fā)式教學(xué)模式 完整的檢測(cè)系統(tǒng)或檢測(cè)裝置通常是由傳感器、信號(hào)處理電路和顯示記錄裝置等部分組成，分別完成信息的獲取、轉(zhuǎn)換、顯示和處理等功能。在講到測(cè)試系統(tǒng)組成時(shí)，很多同學(xué)可能對(duì)信號(hào)處理電路這部分內(nèi)容不是很理解，傳感器是用來(lái)獲取信號(hào)的，然后再顯示輸出就可以了，為什么還要有一部分是信號(hào)處理電路呢。這時(shí)我們就應(yīng)該啟發(fā)式的問(wèn)一下學(xué)生，考慮一下傳感器的輸出信號(hào)通常是大還是小呢？這個(gè)問(wèn)題大家不難回答，肯定是傳感器的輸出信號(hào)比較微弱。正因?yàn)閭鞲衅鞯妮敵鲂盘?hào)比較微弱，所以在測(cè)試系統(tǒng)中還有一個(gè)環(huán)節(jié)是信號(hào)處理電路，自然而然信號(hào)處理電路的作用學(xué)生也就明白了。
2.2 采取案例教學(xué)法 例如在講解位移的測(cè)量時(shí)，可以先給學(xué)生介紹一個(gè)電感式滾柱直徑分選裝置的案例。以往用人工測(cè)量和分選軸承用滾柱的直徑是一件十分費(fèi)時(shí)且很容易出錯(cuò)的工作。而電感式滾柱直徑分選裝置可以很輕松完成滾柱直徑的分選。電感式滾柱直徑分選裝置主要由電磁擋板、電感測(cè)微移和電磁翻板構(gòu)成。進(jìn)一步講解它的工作過(guò)程，通過(guò)生活實(shí)例和工程案例啟發(fā)學(xué)生，使學(xué)生在老師的引導(dǎo)下對(duì)實(shí)例中所涉及的測(cè)試技術(shù)基本原理和技術(shù)展開(kāi)積極課堂討淪，讓學(xué)生成為教學(xué)過(guò)程的主體，進(jìn)而在一定程度上培養(yǎng)學(xué)生的理論聯(lián)系實(shí)際的能力和創(chuàng)造性思維能力。
3 板書(shū)和多媒體教學(xué)有機(jī)結(jié)合
多媒體教學(xué)是現(xiàn)代化授課的一種重要手段，在教學(xué)中應(yīng)用多媒體技術(shù)不僅可以改善教學(xué)環(huán)境、優(yōu)化教學(xué)過(guò)程，還可以用盡量少的時(shí)間和資源讓學(xué)生獲取更多的知識(shí)[3]。多媒體教學(xué)能很好地把文字、圖形、圖像、視頻、動(dòng)畫(huà)和聲音等信息載體有機(jī)地結(jié)合在一起，進(jìn)而在一定程度上加深學(xué)生對(duì)重點(diǎn)、難點(diǎn)的理解。
機(jī)械工程測(cè)試課程的知識(shí)點(diǎn)較多較分散，學(xué)時(shí)一般較少，如果只用板書(shū)的話，學(xué)時(shí)是不夠的，而且對(duì)于一些很抽象的內(nèi)容，例如頻譜分析，純粹板書(shū)的話，學(xué)生感覺(jué)枯燥無(wú)味，又很容易分散注意力，這樣的話，我們就可以采用多媒體作為一種補(bǔ)充手段，將枯燥的理論內(nèi)容，以圖片動(dòng)畫(huà)的形式形象的展示出來(lái)，這樣不僅吸引了學(xué)生的注意力，也使學(xué)生加深了印象和對(duì)知識(shí)點(diǎn)的理解。
4 結(jié)論
《機(jī)械工程測(cè)試技術(shù)》是機(jī)械工程類(lèi)專(zhuān)業(yè)的一門(mén)重要的專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課，理論內(nèi)容抽象，學(xué)生學(xué)習(xí)難度較大。為了提高該門(mén)課程的教學(xué)質(zhì)量，針對(duì)該門(mén)課程的特點(diǎn)，本文從教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)模式和教學(xué)手段等方面而作了研究與探討。近年教學(xué)實(shí)踐表明，在“機(jī)械工程測(cè)試技術(shù)”教學(xué)中，因材施教，合理設(shè)置教學(xué)內(nèi)容，確立以學(xué)生為主體的教學(xué)模式，板書(shū)與多媒體并舉的教學(xué)手段，有助于提高該課程教學(xué)質(zhì)量，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。
參考文獻(xiàn)：
中圖分類(lèi)號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1002-4107（2014）02-0007-02
收稿日期：2013-06-27
作者簡(jiǎn)介：張建立（1968―），男，河南中牟人，鄭州大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院副教授，博士，主要從事工業(yè)過(guò)程控制研究。
對(duì)于少學(xué)時(shí)（32學(xué)時(shí)）機(jī)械工程測(cè)試技術(shù)基礎(chǔ)的教學(xué)，一般只能講授信號(hào)處理初步以前的偏重理論部分，其后的實(shí)際應(yīng)用基本沒(méi)有時(shí)間講。講授的內(nèi)容從傅立葉級(jí)數(shù)、傅立葉變換及其性質(zhì)開(kāi)始，高深的數(shù)學(xué)理論知識(shí)使學(xué)生接觸這門(mén)課就感到枯燥、難學(xué)；對(duì)于學(xué)習(xí)這門(mén)課程的目的及相關(guān)實(shí)際應(yīng)用知之甚少、甚至感到迷茫，學(xué)習(xí)興趣不高，教學(xué)效果較差。針對(duì)這種現(xiàn)象，結(jié)合本人多年的教學(xué)實(shí)踐，在教學(xué)過(guò)程中，以實(shí)際應(yīng)用為目的，輔助于實(shí)物、工程案例，利用多媒體等技術(shù)，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣，拓展師生交流空間，積極引導(dǎo)學(xué)生參與教學(xué)活動(dòng)，注重培養(yǎng)其實(shí)踐能力，收到了良好的教學(xué)效果。
一、借助于展示實(shí)物、多媒體等技術(shù)，激發(fā)學(xué)習(xí)的積極性
（一）運(yùn)用實(shí)物演示教學(xué)，提高學(xué)生的感性認(rèn)識(shí)
運(yùn)用實(shí)物演示教學(xué)，有助于學(xué)生化抽象為具體，為學(xué)生提供豐富的感性知識(shí)，直觀鮮明地揭示客觀事物的關(guān)系，可以使他們獲得較深的感受，使抽象的概念、原理具體化。筆者在從教的十余年中，收集了大量的與機(jī)械工程測(cè)試技術(shù)基礎(chǔ)教學(xué)相關(guān)的實(shí)物資料，主要有不同結(jié)構(gòu)及工作原理的傳感器、光電編碼器、行程開(kāi)關(guān)，應(yīng)變片（花）、光電傳感器等實(shí)物；對(duì)實(shí)物教具除了積累、收集之外，在上課之前進(jìn)行篩選、組合，根據(jù)教學(xué)環(huán)節(jié)的設(shè)計(jì)，分析哪種教具在什么時(shí)候運(yùn)用，怎么樣運(yùn)用。
在講授機(jī)械式傳感器時(shí)，展示電阻絲應(yīng)變片、應(yīng)變花、半導(dǎo)體應(yīng)變片，給學(xué)生直觀的感性認(rèn)識(shí)，隨后講授不同類(lèi)型機(jī)械式傳感器的工作原理、應(yīng)用范圍，對(duì)比其優(yōu)缺點(diǎn)。把工程應(yīng)用中多余的應(yīng)變花發(fā)給學(xué)生，同時(shí)讓學(xué)生課下自學(xué)應(yīng)變片、應(yīng)變花的粘貼、密封、連接方法。使學(xué)生理解其工作原理，并掌握應(yīng)用方法。
在講授光電傳感器時(shí)，首先介紹光電效應(yīng)，展示光敏電阻、太陽(yáng)能電池的實(shí)物及實(shí)例，再介紹光纖傳輸原理、結(jié)構(gòu)，展示光纖實(shí)物，隨后講授光電傳感器結(jié)構(gòu)、工作原理，展示光電編碼器。邊介紹邊展示實(shí)物，打破其神秘感，克服學(xué)生抽象感，認(rèn)識(shí)到光電效應(yīng)、光纖、光電傳感器就是活生生的存在，并得到了廣泛的應(yīng)用。
對(duì)于高等院校工科學(xué)生來(lái)說(shuō)，學(xué)以致用是他們進(jìn)入大學(xué)以來(lái)不懈的追求目標(biāo)，工程案例能夠最大限度地提高他們的學(xué)習(xí)興趣。在講授電阻、電容、電感、磁電、光電傳感器時(shí)，都會(huì)涉及接近開(kāi)關(guān)，不同結(jié)構(gòu)、不同工作原理的接近開(kāi)關(guān)如何選型、有何優(yōu)缺點(diǎn)、適用于何種場(chǎng)合？結(jié)合某集運(yùn)站的煤塊裝車(chē)自動(dòng)控制、顯示系統(tǒng)，某鋼廠爐料粒度檢測(cè)篩分系統(tǒng)等進(jìn)行討論、講授，較好地解決了該問(wèn)題。
（二）運(yùn)用多媒體等現(xiàn)代技術(shù)直觀、動(dòng)態(tài)地展示抽象的概念、原理
運(yùn)用動(dòng)態(tài)、直觀的多媒體技術(shù)可以創(chuàng)設(shè)出一個(gè)生動(dòng)有趣的教學(xué)情境，以其獨(dú)特的形、聲、景扣動(dòng)學(xué)生的心弦，化無(wú)聲為有聲，化靜為動(dòng)，使學(xué)生進(jìn)入一種喜聞樂(lè)見(jiàn)的、生動(dòng)活潑的學(xué)習(xí)氛圍，從而使學(xué)生產(chǎn)生極大的學(xué)習(xí)興趣。例如講授傅立葉變化的時(shí)間尺度改變特性時(shí)，先理論證明該性質(zhì)，在暴風(fēng)影音中播放鳳凰傳奇的流行歌曲《最炫民族風(fēng)》，從互聯(lián)網(wǎng)上下載有圖像、歌詞的MTV，先正常播放一個(gè)片段，活躍課堂氣氛；按下快進(jìn)按鈕，播放速度加快到正常速度的1.5倍（時(shí)域內(nèi)，播放時(shí)間變?yōu)樵瓉?lái)的2/3），聲音變得尖細(xì)，像兒童（頻域內(nèi)，信號(hào)頻譜變寬，高頻成分相對(duì)增多）；按下慢放按鈕，播放速度加快到正常速度的0.5倍（時(shí)域內(nèi)，播放時(shí)間變?yōu)樵瓉?lái)的2倍），聲音變得低沉，像老人（頻域內(nèi)，信號(hào)頻譜變窄，低頻成分相對(duì)增多）；在輕松、歡快的氣氛中，聽(tīng)到不同的、變了調(diào)的歌曲，對(duì)比屏幕顯示的歌詞，就會(huì)明白同樣的信號(hào)，改變其時(shí)域尺度，頻域成分就會(huì)發(fā)生改變。在歡樂(lè)中學(xué)習(xí)知識(shí)，使學(xué)習(xí)知識(shí)變成一個(gè)歡樂(lè)、輕松的過(guò)程。
運(yùn)用現(xiàn)代科技為師生交流提供了廣闊自由的交流方式，拓展延伸了教學(xué)時(shí)空，在課后學(xué)習(xí)中，師生之間利用鄭州大學(xué)網(wǎng)上評(píng)教平臺(tái)、E-mail、QQ、手機(jī)等方式，隨時(shí)隨地進(jìn)行著交流互動(dòng)，實(shí)現(xiàn)了師生之間在空間上的零距離。在第一次上課時(shí)，把相關(guān)的信息公示出來(lái)，既拉近了師生之間的距離，又方便學(xué)生以后有什么疑難問(wèn)題、意見(jiàn)及建議等及時(shí)地聯(lián)系教師。
二、結(jié)合實(shí)際工程案例，培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力
案例教學(xué)法首創(chuàng)于哈佛大學(xué)[1]，是當(dāng)今國(guó)內(nèi)外高等院校部分應(yīng)用性學(xué)科專(zhuān)業(yè)經(jīng)常使用的一種教學(xué)手段，目的在于有效增加課堂教學(xué)的生動(dòng)性與實(shí)踐性，以達(dá)到理論教學(xué)與實(shí)踐教學(xué)相結(jié)合的實(shí)際效果。工程案例是將發(fā)生于工程實(shí)踐中的客觀事實(shí)，經(jīng)過(guò)文字、數(shù)據(jù)、圖表、動(dòng)畫(huà)等方式進(jìn)行概括、整理，形成可用于課堂交流或探討的案例材料。案例教學(xué)是學(xué)生了解實(shí)際問(wèn)題的媒介，可以培養(yǎng)學(xué)生解決工程實(shí)際問(wèn)題的能力。實(shí)踐證明，一個(gè)好的案例常常有助于提高教學(xué)質(zhì)量與效果，增加學(xué)生對(duì)專(zhuān)業(yè)學(xué)習(xí)的熱情和積極性，并且能起到舉一反三、觸類(lèi)旁通的作用，啟發(fā)學(xué)生對(duì)工程實(shí)踐中相關(guān)事例與情境的深入觀察與思考[2-3]。機(jī)械工程測(cè)試技術(shù)基礎(chǔ)是一門(mén)理論性、實(shí)踐性都很強(qiáng)的課程，筆者結(jié)合多年的工程實(shí)踐和專(zhuān)業(yè)教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，就案例教學(xué)在其教學(xué)中的應(yīng)用問(wèn)題進(jìn)行了一些有益的嘗試。
所選的工程案例應(yīng)當(dāng)真實(shí)，有針對(duì)性、系統(tǒng)性、時(shí)效性，難易程度恰當(dāng)，能揭示和應(yīng)用所學(xué)知識(shí)，并能引入、消化和吸收新知識(shí)，能切實(shí)提升學(xué)生的能力。結(jié)合本課程理論較深?yuàn)W、實(shí)踐性強(qiáng)、課時(shí)少的實(shí)際情況，根據(jù)授課內(nèi)容的要求，采用在理論教學(xué)后提出合適的案例以加深學(xué)生的印象，促進(jìn)其對(duì)內(nèi)容深刻理解的案例教學(xué)方法。
在講授“常用傳感器與敏感元件”一章時(shí)，首先借助于實(shí)物、多媒體方式，介紹各類(lèi)傳感器的結(jié)構(gòu)、工作原理、應(yīng)用特點(diǎn)等理論知識(shí)；以京唐公司的高爐入料粒度檢測(cè)系統(tǒng)為例，在大屏幕上展示現(xiàn)場(chǎng)的工作環(huán)境、空間尺寸，告訴學(xué)生這是一個(gè)環(huán)境中飄浮著較多小顆粒、粉塵，是填海之后腐蝕性較強(qiáng)的場(chǎng)所，實(shí)際生產(chǎn)要求實(shí)現(xiàn)物料取樣、分級(jí)、稱(chēng)重等功能，顯示取樣液壓系統(tǒng)壓力、溫度、油液深度、動(dòng)作過(guò)程、稱(chēng)重檢測(cè)結(jié)果等；誤差小于0.3%。要求學(xué)生自愿結(jié)合，八人一組，每組設(shè)計(jì)出一個(gè)具體的實(shí)施方案，并寫(xiě)出設(shè)計(jì)提綱，比較不同方案的經(jīng)濟(jì)性、實(shí)用性；特別是各種稱(chēng)重傳感器（變送器）、限位開(kāi)關(guān)、溫度傳感器（變送器）、液位計(jì)、壓力傳感器（變送器）的選擇，要求不能只是簡(jiǎn)單地給出哪個(gè)種類(lèi)的傳感器，需要闡明元件選擇的依據(jù)，具體寫(xiě)出每一種傳感器的型號(hào)、生產(chǎn)廠家、數(shù)量、價(jià)格。在開(kāi)始講授本章之前，把這個(gè)任務(wù)布置下去，要求課下完成。講課過(guò)程中，不斷提示本案例，為課堂上有效地開(kāi)展案例教學(xué)做好充分的準(zhǔn)備。本章內(nèi)容講授完成之后，展開(kāi)討論。課堂上首先聽(tīng)取各組的簡(jiǎn)短方案發(fā)言，接著教師開(kāi)始分析設(shè)計(jì)過(guò)程，理清設(shè)計(jì)思路，引導(dǎo)學(xué)生有步驟地完成方案設(shè)計(jì)、元件選擇。工程設(shè)計(jì)是沒(méi)有標(biāo)準(zhǔn)答案的，但必須考慮設(shè)計(jì)方案的經(jīng)濟(jì)性、實(shí)用性，滿(mǎn)足實(shí)際的生產(chǎn)要求。由于討論內(nèi)容超越了課本，將復(fù)雜的工程實(shí)際與本課程的學(xué)習(xí)緊密相連，并看到了所學(xué)知識(shí)在工程實(shí)際中的應(yīng)用價(jià)值，學(xué)生興趣十足，發(fā)言踴躍，甚至能提出工程實(shí)際中某個(gè)方面的不足之處，課堂氣氛、教學(xué)效果得到了極大的改善，培養(yǎng)了學(xué)生的實(shí)踐意識(shí)及實(shí)踐能力。
三、改革考試方式
在本課程的教學(xué)過(guò)程中，嘗試了多種新的考核方式，旨在讓考試真正成為督促學(xué)生學(xué)習(xí)、調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)積極性的有效手段和檢驗(yàn)途徑。應(yīng)改變單一筆試的課程考核方式，采取期末筆試、平時(shí)成績(jī)、實(shí)驗(yàn)操作考核三者相結(jié)合，全面評(píng)定學(xué)生對(duì)課程內(nèi)容的掌握程度。平時(shí)成績(jī)以作業(yè)、課堂表現(xiàn)、實(shí)驗(yàn)實(shí)習(xí)報(bào)告為評(píng)判依據(jù)，實(shí)際工程案例分組設(shè)計(jì)計(jì)入平時(shí)成績(jī)。我們將考試方式改變?yōu)椋浩綍r(shí)成績(jī)占20%；實(shí)驗(yàn)成績(jī)占20%；期末考試成績(jī)占60%。
在期末試卷設(shè)計(jì)時(shí)，考慮學(xué)生個(gè)體的差異。由于學(xué)生的理論基礎(chǔ)與個(gè)人特長(zhǎng)的個(gè)體差異，因此對(duì)于本課程的掌握和理解程度、應(yīng)用能力也相應(yīng)不同，試卷主體仍然按照知識(shí)點(diǎn)的要求和分布情況進(jìn)行出題，即基本題占70%左右、提高題占20%左右，較難題占10%左右。不同的是，在占10%的較難題方面給學(xué)生增加選擇。比如，設(shè)置兩道不同題目中任選一題，一題偏重于理論分析，一題偏重于實(shí)際應(yīng)用，學(xué)生可根據(jù)自己的特長(zhǎng)與愛(ài)好選做。
采用面向?qū)嶋H的教學(xué)法，教學(xué)效果良好，師生共受益。學(xué)生在輕松的氛圍中學(xué)習(xí)知識(shí)，培養(yǎng)了學(xué)生的實(shí)踐意識(shí)，實(shí)踐能力。學(xué)生在鄭州大學(xué)網(wǎng)上教學(xué)平臺(tái)上給教師的留言充滿(mǎn)了感激與鼓勵(lì)，給教師打分平均98分以上，就充分地說(shuō)明學(xué)生對(duì)機(jī)械工程測(cè)試技術(shù)基礎(chǔ)的教學(xué)是肯定的、滿(mǎn)意的。本人在課程的講授過(guò)程中，看到學(xué)生理解知識(shí)難點(diǎn)后的喜悅，感受到學(xué)生知道所學(xué)得到所用的激動(dòng)，其樂(lè)無(wú)窮！
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中圖分類(lèi)號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2013）46-0056-03
創(chuàng)新性教學(xué)，相對(duì)傳統(tǒng)教學(xué)而言，是一種新的教學(xué)模式。它要求教師在繼承傳統(tǒng)教學(xué)中有利于培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新思維的教學(xué)方法的同時(shí)，又要敢于打破傳統(tǒng)教學(xué)中不利于學(xué)生創(chuàng)新思維的教學(xué)方法[1]。《教育部關(guān)于全面提高高等教育質(zhì)量的若干意見(jiàn)》中明確提出，要推動(dòng)人才培養(yǎng)機(jī)制改革，健全寓教于研的創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式，以高水平科學(xué)研究支撐高質(zhì)量人才培養(yǎng)。如何在人才培養(yǎng)體系中建立創(chuàng)新模式，在教學(xué)環(huán)節(jié)中實(shí)現(xiàn)學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力、創(chuàng)新能力的提升目標(biāo)，成為教學(xué)改革的關(guān)鍵。傳統(tǒng)的課堂教學(xué)模式是以教師為中心，學(xué)生處于被動(dòng)消極學(xué)習(xí)狀態(tài)，教學(xué)手段刻板，一些涵蓋豐富專(zhuān)業(yè)特點(diǎn)和專(zhuān)業(yè)知識(shí)的課程，沒(méi)有用到現(xiàn)代的教學(xué)方法中，教師只講其工作原理，卻很少講其作用，以至于所學(xué)知識(shí)難以致用，學(xué)生對(duì)專(zhuān)業(yè)課程越來(lái)越?jīng)]有興趣，其結(jié)果是等到畢業(yè)時(shí)卻不知自己所學(xué)所用何處[2，3]。哈爾濱理工大學(xué)機(jī)械電子工程專(zhuān)業(yè)，在原有大機(jī)械培養(yǎng)背景下，為適應(yīng)現(xiàn)代機(jī)械系統(tǒng)自動(dòng)化程度的不斷提高、測(cè)試技術(shù)在機(jī)械領(lǐng)域中的應(yīng)用日益廣泛的需求下，機(jī)械工程測(cè)試技術(shù)這門(mén)課受到越來(lái)越多的重視，但是該門(mén)課程的教學(xué)方式仍然存在著上述教學(xué)缺陷，為了改變現(xiàn)狀，對(duì)機(jī)械工程測(cè)試技術(shù)這門(mén)課程進(jìn)行了教學(xué)改革與創(chuàng)新。
一、機(jī)械工程測(cè)試技術(shù)教學(xué)現(xiàn)狀分析
隨著新技術(shù)、新裝備的不斷發(fā)展，越來(lái)越要求學(xué)生具有較高的測(cè)控技術(shù)理論與實(shí)踐能力。機(jī)械工程測(cè)試技術(shù)是機(jī)械類(lèi)專(zhuān)業(yè)重要的平臺(tái)課程，其特點(diǎn)是多學(xué)科交叉、理論和實(shí)踐緊密結(jié)合的課程。該課程教學(xué)的好壞，是實(shí)現(xiàn)高級(jí)機(jī)電專(zhuān)業(yè)技術(shù)人才培養(yǎng)的關(guān)鍵。因此關(guān)于機(jī)械工程測(cè)試技術(shù)課程的教學(xué)方法的研究，越來(lái)越得到教學(xué)一線老師的重視[4]。與機(jī)械工程測(cè)試相關(guān)的系列課程的教學(xué)內(nèi)容包括單片機(jī)原理與應(yīng)用、機(jī)器人基礎(chǔ)、微機(jī)接口技術(shù)等多門(mén)課程。傳統(tǒng)的機(jī)械工程測(cè)試技術(shù)課程，以課堂講授為主，從基礎(chǔ)的信號(hào)分類(lèi)開(kāi)始，講解信號(hào)的頻譜分析方法、測(cè)試系統(tǒng)特性、傳感器、信號(hào)的采集及處理，在這過(guò)程中學(xué)生利用一些實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行同頻檢測(cè)與頻譜分析、電橋性能比較及振動(dòng)測(cè)量實(shí)驗(yàn)。這種教學(xué)形式看似是理論和實(shí)踐結(jié)合，互相驗(yàn)證，但在實(shí)際教學(xué)過(guò)程中并不理想。主要原因在于實(shí)驗(yàn)均屬于驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，而該課程則要培養(yǎng)具有設(shè)計(jì)和實(shí)踐能力的人才，因此目前這種傳統(tǒng)教學(xué)方法很難讓學(xué)生具有實(shí)際設(shè)計(jì)與操作能力。
二、面向機(jī)械工程測(cè)試的創(chuàng)新性教學(xué)的內(nèi)容和形式
現(xiàn)代教育的大方向是越來(lái)越注重理論與實(shí)踐的結(jié)合，尤其到了大三以上的年級(jí)，開(kāi)始進(jìn)行專(zhuān)業(yè)素質(zhì)的培養(yǎng)?！稒C(jī)械工程測(cè)試技術(shù)》是機(jī)械類(lèi)專(zhuān)業(yè)大三學(xué)生必修的專(zhuān)業(yè)平臺(tái)課，這對(duì)大四一些專(zhuān)業(yè)課程的學(xué)習(xí)起到承前啟后的作用，因此對(duì)該課程的教學(xué)創(chuàng)新有其獨(dú)到的特點(diǎn)。首先，任課老師應(yīng)具有寬廣的知識(shí)面，即應(yīng)具有測(cè)試、信號(hào)分析與處理、控制理論與實(shí)踐，并了解一定的機(jī)械設(shè)計(jì)及制造方面的知識(shí)。同時(shí)，還應(yīng)與時(shí)俱進(jìn)，了解最新的測(cè)控手段和發(fā)展趨勢(shì)，這是講授該課程老師所具備的基本能力。其次，要靈活運(yùn)用現(xiàn)代教學(xué)手段，以便課堂上能夠生動(dòng)地將理論聯(lián)系到實(shí)際應(yīng)用。最后，在該課程的學(xué)習(xí)過(guò)程中應(yīng)盡量賦予學(xué)生學(xué)以致用的思想。面向工程測(cè)試的創(chuàng)新性教學(xué)包括理論教學(xué)、實(shí)踐教學(xué)和考核方式的創(chuàng)新。通過(guò)對(duì)課程主要內(nèi)容的細(xì)致分析和研究，并根據(jù)系統(tǒng)組成模塊對(duì)課程章節(jié)內(nèi)容按照信號(hào)在測(cè)試系統(tǒng)中的傳輸順序?qū)⒄麄€(gè)內(nèi)容貫穿起來(lái)，從而使學(xué)生建立完整的測(cè)試系統(tǒng)概念。傳統(tǒng)的理論教學(xué)過(guò)程中，往往是先教后學(xué)，即課堂教學(xué)在先，學(xué)生復(fù)習(xí)、體驗(yàn)知識(shí)在后。這種形式會(huì)出現(xiàn)學(xué)生應(yīng)付了事和互相抄襲現(xiàn)象。為了改變這種現(xiàn)狀，創(chuàng)新理論教學(xué)環(huán)節(jié)強(qiáng)調(diào)學(xué)生要提前學(xué)習(xí)，梳理問(wèn)題意識(shí)、確定研究課題、查閱相關(guān)資料、論證研究方法和可行性等，這種學(xué)習(xí)方式是學(xué)生對(duì)知識(shí)進(jìn)行自我構(gòu)建的過(guò)程，使教與學(xué)的關(guān)系發(fā)生深刻變化，真正實(shí)現(xiàn)“以人為本，因材施教”的教學(xué)思想。創(chuàng)新性教學(xué)方法是建立在教學(xué)思想和教學(xué)模式轉(zhuǎn)變的基礎(chǔ)上，以教師為主導(dǎo)、以學(xué)生為主體的新型教學(xué)思想和教學(xué)模式能充分發(fā)揮教師的引導(dǎo)作用和學(xué)生的主觀能動(dòng)性。在創(chuàng)新性教學(xué)方法引導(dǎo)下，課程理論教學(xué)過(guò)程采用啟發(fā)式講授、工程案例剖析與課堂討論相結(jié)合的方法。在使用課程教材時(shí)，不應(yīng)只單純的把“教材”看成“教材”，而更多的是把它當(dāng)成“課材”。教學(xué)中不應(yīng)該過(guò)多的把教材當(dāng)作教學(xué)活動(dòng)的主體，應(yīng)盡量以教材為基礎(chǔ)加大課外知識(shí)的引入。所以，這就要求教師應(yīng)該博覽群書(shū)，走在知識(shí)的前沿，給學(xué)生提供最新的信息與技術(shù)。在進(jìn)行理論教學(xué)期間，充分利用現(xiàn)代多媒體技術(shù)，將工程應(yīng)用案例與虛擬實(shí)驗(yàn)技術(shù)引入到課堂。例如教師在講解緒論這一章中，播放一些應(yīng)用于企業(yè)生產(chǎn)、軍事、航天等方面的測(cè)控技術(shù)，讓學(xué)生了解該門(mén)課程的應(yīng)用范圍與前景，使學(xué)生產(chǎn)生強(qiáng)烈的學(xué)習(xí)興趣。在實(shí)踐教學(xué)創(chuàng)新方面，為提高教學(xué)內(nèi)容的針對(duì)性，同時(shí)激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，采用以虛擬儀器為平臺(tái)的創(chuàng)新性教學(xué)，改變過(guò)分注重學(xué)習(xí)知識(shí)的科學(xué)性和完整性而忽視實(shí)踐性和創(chuàng)新性現(xiàn)象。虛擬儀器技術(shù)是今后儀器儀表、測(cè)試控制研究與發(fā)展的方向。發(fā)展現(xiàn)代科技，儀器儀表技術(shù)是重要的基礎(chǔ)，虛擬儀器為我們實(shí)施創(chuàng)新教育提供了一個(gè)具有可操作性的實(shí)踐平臺(tái)[5]。根據(jù)課程特點(diǎn)，以虛擬儀器為平臺(tái)，以創(chuàng)新為思想，設(shè)置項(xiàng)目任務(wù)，讓學(xué)生在完成工作任務(wù)的過(guò)程中完成理論知識(shí)的學(xué)習(xí)[6]。創(chuàng)新性教學(xué)特點(diǎn)在于把培養(yǎng)學(xué)生的能動(dòng)性和創(chuàng)新能力放在首位，注重培養(yǎng)其獨(dú)立分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力。在課程考核方面，不應(yīng)以最終的期末試卷作為考核的基本標(biāo)準(zhǔn)，而是與平時(shí)的創(chuàng)新實(shí)踐結(jié)合起來(lái)。由于本課程的創(chuàng)新教學(xué)尚處于初步實(shí)施階段，在這期間，主要以培養(yǎng)創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)為主，創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)的成員所參加的各種創(chuàng)新實(shí)踐活動(dòng)也做為最終課程考核的一部分，并占有比其他同學(xué)多20%的平時(shí)成績(jī)比例。這種激勵(lì)機(jī)制將激發(fā)同學(xué)們參加創(chuàng)新學(xué)習(xí)的積極性，加快學(xué)生們的實(shí)踐與動(dòng)手能力的培養(yǎng)。
三、面向機(jī)械工程測(cè)試技術(shù)課程創(chuàng)新性教學(xué)的實(shí)踐
教師講授機(jī)械工程測(cè)試技術(shù)課程過(guò)程中，在講授完第二章傅里葉變換的基本理論后，就可以給學(xué)生提出運(yùn)用創(chuàng)新思想設(shè)計(jì)一套虛擬測(cè)試系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)各種物理量的測(cè)量，這種測(cè)試系統(tǒng)內(nèi)容涵蓋教學(xué)目標(biāo)的主要知識(shí)點(diǎn)，并具有循序漸進(jìn)的學(xué)習(xí)認(rèn)知規(guī)律。因?yàn)閷?shí)際生活與工程中，物理量是多種多樣的。在老師的指引下，學(xué)生自主研究，自主管理，團(tuán)結(jié)合作，開(kāi)發(fā)出基于虛擬儀器平臺(tái)上的各種形式的測(cè)試系統(tǒng)，真正實(shí)現(xiàn)理論與實(shí)踐的良好結(jié)合。針對(duì)當(dāng)前機(jī)械工程測(cè)試技術(shù)課程教學(xué)中存在的問(wèn)題和不足，首先給出以下一些創(chuàng)新性教學(xué)策略：
1.課程講解中充分利用多媒體技術(shù)。和傳統(tǒng)板書(shū)式教學(xué)相比，多媒體技術(shù)具有傳統(tǒng)板書(shū)式教學(xué)無(wú)法比擬的信息量。多媒體教學(xué)設(shè)計(jì)配合多感官學(xué)習(xí)，能大大提高教學(xué)密度[7]。工程測(cè)試技術(shù)是實(shí)踐性很強(qiáng)的課程，因此，課堂上正確使用多媒體技術(shù)，能夠創(chuàng)設(shè)教學(xué)情境，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)入工程應(yīng)用的意境，達(dá)到學(xué)有所用的境地。將多媒體技術(shù)具體應(yīng)用于機(jī)械工程測(cè)試技術(shù)課程的主要使用方法總結(jié)如下：①工程資料累積法，任課老師將與課程相關(guān)的科研與工程應(yīng)用范例等資料以多媒體的形式儲(chǔ)存在電腦中，并鏈接于相應(yīng)的課件中，教學(xué)時(shí)根據(jù)需要播放相關(guān)的內(nèi)容。②原理過(guò)程分部展現(xiàn)法，課程中很多復(fù)雜的原理過(guò)程，如相關(guān)的測(cè)控電路，由于機(jī)械類(lèi)學(xué)生對(duì)電類(lèi)課程不能很好地理解和應(yīng)用，這時(shí)可利用多媒體技術(shù)，將復(fù)雜的原理過(guò)程分步展示，從傳感器拾取信號(hào)的過(guò)程開(kāi)始，經(jīng)過(guò)調(diào)理電路，調(diào)理電路如何調(diào)理微弱的傳感器信號(hào)，然后用何種形式顯示出來(lái)等，這些過(guò)程通過(guò)多媒體形象地展示出來(lái)，即能幫助學(xué)生理解復(fù)雜的原理，又能激發(fā)學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)。③動(dòng)態(tài)控速展示法，教材中有許多靜態(tài)圖形圖像，但實(shí)際上，這些靜態(tài)圖形圖像在測(cè)試工程中大多數(shù)都是運(yùn)動(dòng)變化的，為了揭示這種實(shí)質(zhì)上具有動(dòng)態(tài)特性的圖形圖像的內(nèi)涵，要使其動(dòng)態(tài)化（二維或三維動(dòng)畫(huà)或圖像變換），并利用播放過(guò)程中的速度控制以及定格技巧，全面深入地揭示測(cè)試原理。
2.利用“任務(wù)驅(qū)動(dòng)”激發(fā)學(xué)習(xí)興趣。機(jī)械工程測(cè)試是當(dāng)今最活躍的前沿學(xué)科之一，在教學(xué)過(guò)程中，不僅要使學(xué)生了解本學(xué)科的最新發(fā)展，重要的是要學(xué)生學(xué)會(huì)利用所學(xué)知識(shí)實(shí)現(xiàn)各種現(xiàn)實(shí)功能，這才是大學(xué)教育的本質(zhì)。在講授理論知識(shí)的過(guò)程中，設(shè)置一些測(cè)試設(shè)計(jì)任務(wù)，讓學(xué)生在動(dòng)手實(shí)踐過(guò)程中發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，提出問(wèn)題，在老師的引導(dǎo)下，最后解決問(wèn)題。這樣，學(xué)生的學(xué)習(xí)由被動(dòng)變成主動(dòng)，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高學(xué)習(xí)效率，很好地培養(yǎng)學(xué)生自主探索和創(chuàng)新能力。
3.培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)，建立創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)。為了能夠真正實(shí)施基于虛擬儀器平臺(tái)的創(chuàng)新實(shí)踐教學(xué)，首先要培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)。具體的操作方法是，組建創(chuàng)新實(shí)踐團(tuán)隊(duì)，以團(tuán)隊(duì)帶動(dòng)全體。創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)通過(guò)參加創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)、創(chuàng)新大賽等，以興趣為導(dǎo)向，學(xué)習(xí)相關(guān)理論，對(duì)所涉及領(lǐng)域有較深入的認(rèn)識(shí)和全面的了解，并開(kāi)發(fā)出與所學(xué)課程相關(guān)的虛擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。在此基礎(chǔ)上，帶動(dòng)大多數(shù)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造性思維，在虛擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的基礎(chǔ)上，根據(jù)所學(xué)知識(shí)，進(jìn)一步開(kāi)發(fā)出與課程相關(guān)的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，如各種物理量的虛擬測(cè)量系統(tǒng)等。在學(xué)習(xí)和創(chuàng)新期間，要培養(yǎng)學(xué)生網(wǎng)絡(luò)探索與創(chuàng)新的能力，鼓勵(lì)學(xué)生在網(wǎng)上建立自主學(xué)習(xí)網(wǎng)頁(yè)，幫助其他學(xué)生也加入創(chuàng)新興趣小組來(lái)。這一活動(dòng)不僅可以讓學(xué)生所學(xué)知識(shí)有“用武之地”，幫助他們提高創(chuàng)新實(shí)踐能力，而且這些能力對(duì)他們今后的工作和生活也具有很大的幫助。
四、以虛擬儀器為平臺(tái)面向工程測(cè)試技術(shù)課程的創(chuàng)新性實(shí)踐教學(xué)的實(shí)現(xiàn)
基于上述創(chuàng)新性教學(xué)策略與思想，機(jī)械工程測(cè)試技術(shù)的教學(xué)中，理論和實(shí)踐教學(xué)均引入引入了創(chuàng)新性教學(xué)策略與方法。在理論上，課程講解多與工程實(shí)踐相結(jié)合。實(shí)踐教學(xué)上，組織有一定學(xué)習(xí)積極性的同學(xué)組建創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)小組，目的是以點(diǎn)帶面。在進(jìn)行創(chuàng)新性實(shí)踐教學(xué)過(guò)程中做出如下創(chuàng)新實(shí)踐教學(xué)設(shè)計(jì)：
1.布置設(shè)計(jì)任務(wù)。開(kāi)發(fā)與課程相關(guān)的基礎(chǔ)虛擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，該平臺(tái)包含信號(hào)發(fā)生與處理、濾波、頻譜分析功能，此信號(hào)發(fā)生器可以產(chǎn)生正弦波、方波、三角波，并具有兩個(gè)信道。其次在此基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)出虛擬噪聲信號(hào)分析測(cè)量系統(tǒng)，利用電腦自帶的聲音采集系統(tǒng)，作為虛擬噪聲信號(hào)的輸入，在試驗(yàn)平臺(tái)上可以看到信號(hào)的幅值和頻率的變化，實(shí)現(xiàn)噪聲識(shí)別。
2.知識(shí)準(zhǔn)備與引導(dǎo)。在老師的引導(dǎo)與建議下，學(xué)習(xí)Labview軟件，學(xué)習(xí)各種頻譜分析方法，了解各種窗函數(shù)原理、各種濾波器的原理，并學(xué)習(xí)如何應(yīng)用Labview設(shè)置窗函數(shù)與濾波器。在此基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)聲音采集與信號(hào)分析虛擬測(cè)量系統(tǒng)，應(yīng)用所學(xué)習(xí)的幅值域與頻譜分析方法對(duì)聲音信號(hào)進(jìn)行分析。
3.項(xiàng)目實(shí)施。經(jīng)過(guò)學(xué)習(xí)，認(rèn)真設(shè)計(jì)后，完成的信號(hào)發(fā)生器與虛擬噪聲測(cè)試系統(tǒng)如圖1和圖2所示，其中，圖1是同學(xué)們開(kāi)發(fā)的虛擬信號(hào)發(fā)生系統(tǒng)，該信號(hào)發(fā)生系統(tǒng)可以產(chǎn)生正弦信號(hào)、三角波信號(hào)、方波信號(hào)，同時(shí)可實(shí)現(xiàn)濾波、幅值譜和功率譜分析。圖2是虛擬噪聲測(cè)試實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，該實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)可以模擬噪聲的產(chǎn)生，進(jìn)行噪聲監(jiān)測(cè)，利用電腦自帶的聲卡，通過(guò)麥克風(fēng)模擬噪聲，對(duì)噪聲處理后，可以得到噪聲產(chǎn)生的頻率、幅值和相位。從處理結(jié)果可以看到濾波前后的波形變化，這樣直觀地、感性地、綜合地將所學(xué)知識(shí)融會(huì)貫通。[7]
根據(jù)創(chuàng)新性教學(xué)策略與方法應(yīng)用于機(jī)械工程測(cè)試技術(shù)這門(mén)課程實(shí)踐表明，學(xué)生對(duì)該教學(xué)方式給予認(rèn)同，一致認(rèn)為這種形式的教學(xué)模式讓他們對(duì)課程的學(xué)習(xí)產(chǎn)生了更大的興趣，能夠幫助他們更好地學(xué)習(xí)，更好地掌握測(cè)試技術(shù)基礎(chǔ)理論和實(shí)際設(shè)計(jì)能力。針對(duì)機(jī)械工程測(cè)試技術(shù)課程的創(chuàng)新性教學(xué)的要求，任課老師應(yīng)具有豐富的理論和實(shí)踐知識(shí)，要不斷地提高創(chuàng)新教育素養(yǎng)，教師的角色要從知識(shí)的重述者和傳遞者，轉(zhuǎn)變?yōu)閷W(xué)生學(xué)習(xí)的引導(dǎo)者和協(xié)作者，教學(xué)方法要變復(fù)制型為創(chuàng)造型，從而提高學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，提高學(xué)生獲取知識(shí)的效率和效果。
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機(jī)械工程測(cè)試系統(tǒng)的基本任務(wù)是從測(cè)試對(duì)象獲取反映其變化規(guī)律的動(dòng)態(tài)信息。第一個(gè)環(huán)節(jié)是信號(hào)的傳感，將被測(cè)量的量或被觀察的量通過(guò)一個(gè)被測(cè)量傳感器或敏感元件轉(zhuǎn)換成一個(gè)電的、液壓的、氣動(dòng)的或其他形式的物理量，被測(cè)的或被觀察的量與被轉(zhuǎn)換的輸出量之間根據(jù)可利用的物理定律應(yīng)該具有一種明確的關(guān)系；第二個(gè)環(huán)節(jié)為信號(hào)的轉(zhuǎn)換和調(diào)理；第三個(gè)環(huán)節(jié)是是對(duì)這些信號(hào)進(jìn)行分析處理以及顯示記錄，包括信號(hào)的時(shí)域分析、頻域分析、相關(guān)分析等。
二、虛擬儀器技術(shù)在機(jī)械工程測(cè)試系統(tǒng)中的應(yīng)用現(xiàn)狀
隨著科技日益發(fā)展，對(duì)機(jī)械工程測(cè)試系統(tǒng)影響很大，特別是相對(duì)于傳統(tǒng)的測(cè)試系統(tǒng)。以前要用特定的儀器對(duì)信號(hào)進(jìn)行分析，但是利用虛擬儀器組建的機(jī)械工程測(cè)試系統(tǒng)卻不用專(zhuān)用的儀器，而是利用計(jì)算機(jī)作為連接虛擬儀器軟硬件的平臺(tái)，信號(hào)源通過(guò)調(diào)理后數(shù)據(jù)采集卡就可以獲取數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理測(cè)試系統(tǒng)的發(fā)展經(jīng)歷了模擬測(cè)試儀器、計(jì)算機(jī)測(cè)試系統(tǒng)及虛擬儀器三個(gè)階段?，F(xiàn)代機(jī)械工程測(cè)試技術(shù)以計(jì)算機(jī)為中心，計(jì)算機(jī)的發(fā)展必然促進(jìn)測(cè)試技術(shù)和儀器的發(fā)展，虛擬儀器的產(chǎn)生也就水到渠成。
在機(jī)械工程測(cè)試系統(tǒng)中，應(yīng)用虛擬儀器編的越來(lái)越普遍，因?yàn)楹芏鄠鹘y(tǒng)的硬件設(shè)備在虛擬儀器中都可以用軟件代替，從而降低了大量的設(shè)備浪費(fèi)，降低了成本，并且還可以直觀化的顯示其結(jié)果，將多種的傳統(tǒng)儀器合并到一套虛擬儀器測(cè)試系統(tǒng)中，有利于編程，也有利于增強(qiáng)測(cè)試系統(tǒng)的準(zhǔn)確度。
三、機(jī)械工程測(cè)試系統(tǒng)開(kāi)發(fā)環(huán)境
1.應(yīng)變測(cè)試系統(tǒng)。虛擬式應(yīng)變測(cè)試儀由硬件和軟件兩大部分組成，這里采用pc daq體系結(jié)構(gòu)組建虛擬儀器。其原因是因?yàn)閜c daq系統(tǒng)是以數(shù)據(jù)采集板、信號(hào)調(diào)理電路和計(jì)算機(jī)為儀器硬件平臺(tái)組成的虛擬儀器系統(tǒng)，它充分利用了主流和普及的pc機(jī)總線、機(jī)箱、電源以及豐富的軟件，以極少的硬件就能形成功能完備的應(yīng)變測(cè)試系統(tǒng)平臺(tái)，這種方案的性?xún)r(jià)比最佳。
2.位移測(cè)試系統(tǒng)。在工業(yè)生產(chǎn)中有著廣泛的應(yīng)用，是機(jī)械量檢測(cè)的基礎(chǔ)，將機(jī)械量轉(zhuǎn)化成位移量來(lái)檢測(cè)是機(jī)電一體化技術(shù)的重要組成部分之一。對(duì)位移的檢測(cè)不僅為提高產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)安全提供了重要數(shù)據(jù)，同時(shí)也為其他參數(shù)的檢測(cè)提供了基礎(chǔ)。
3.壓力測(cè)試系統(tǒng)。以液壓試驗(yàn)平臺(tái)為測(cè)試平臺(tái)而進(jìn)行的一系列機(jī)械量測(cè)量測(cè)試，以此液壓實(shí)驗(yàn)臺(tái)做壓力信號(hào)源，隨著液壓系統(tǒng)向高壓、大功率、高精度方向發(fā)展，液壓系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)變得越來(lái)越復(fù)雜，故障率也隨之增加，安全問(wèn)題日益突出，因此，在液壓系統(tǒng)工作過(guò)程中，需要確切的了解液壓系統(tǒng)內(nèi)部的壓力和流量等，對(duì)于防止系統(tǒng)出現(xiàn)意外故障和有效提高系統(tǒng)工作效率具有十分重要的意義。
4.流量測(cè)試系統(tǒng)。以液壓試驗(yàn)平臺(tái)為測(cè)試平臺(tái)而進(jìn)行的一系列機(jī)械量測(cè)量測(cè)試，以此液壓實(shí)驗(yàn)臺(tái)做流量信號(hào)源，以液壓實(shí)驗(yàn)臺(tái)的對(duì)于液壓系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，最重要的兩個(gè)參數(shù)就是流量和壓力，兩個(gè)參數(shù)要求精度高，穩(wěn)定性好，易于調(diào)節(jié)。在多功能液壓測(cè)試試驗(yàn)臺(tái)中，流量調(diào)節(jié)控制涉及到電機(jī)、變量泵、流量調(diào)節(jié)閥、排量反饋傳感器、電控模塊、流量傳感器、計(jì)算機(jī)、管路等多個(gè)環(huán)節(jié)，影響流量的有負(fù)載、壓力、溫度、泄漏等因素。在液壓測(cè)試中，要得到準(zhǔn)確的流量參數(shù)、必須對(duì)流量調(diào)節(jié)各環(huán)節(jié)進(jìn)行分析計(jì)算，確定各環(huán)節(jié)對(duì)流量的影響，并采取措施改善流量調(diào)節(jié)的精確性和穩(wěn)定性，以提高流量控制精度。
5.溫度測(cè)試系統(tǒng)。溫度是機(jī)械工業(yè)生產(chǎn)和科學(xué)研究實(shí)驗(yàn)中的一個(gè)非常重要的參數(shù)，許多系統(tǒng)的工作都是在一定的溫度范圍內(nèi)進(jìn)行的，需要測(cè)量溫度和控制溫度的場(chǎng)合及其廣泛。目前的溫度測(cè)量控制系統(tǒng)常采用單片機(jī)控制，該技術(shù)應(yīng)用十分廣泛，但其編程復(fù)雜，控制不穩(wěn)定，系統(tǒng)的精度不高。而利用虛擬儀器開(kāi)發(fā)和設(shè)計(jì)的溫度測(cè)量系統(tǒng)，采用普通pc機(jī)為主機(jī)，利用圖形化可視軟件labview為軟件開(kāi)發(fā)平臺(tái)，監(jiān)測(cè)溫度的變化情況，采集數(shù)據(jù)并進(jìn)行處理、存儲(chǔ)、顯示，設(shè)備成本低，方便靈活。
四、機(jī)械測(cè)試系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)思路
對(duì)傳統(tǒng)的機(jī)械工程測(cè)試系統(tǒng)測(cè)試過(guò)程及傳統(tǒng)的測(cè)試儀器和現(xiàn)有的虛擬測(cè)試系統(tǒng)進(jìn)行對(duì)比研究后，可見(jiàn)系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu):
1.機(jī)械工程測(cè)試系統(tǒng)采用模塊化結(jié)構(gòu)，可在一個(gè)測(cè)試系統(tǒng)中同時(shí)組建應(yīng)變、位移、壓力、流量和溫度測(cè)試系統(tǒng)。并且每個(gè)測(cè)試系統(tǒng)用模塊化進(jìn)行設(shè)計(jì)前后面板，方便程序設(shè)計(jì)和用戶(hù)操作與控制。
2.采用數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)、管理和查詢(xún)?；谛枰獙?duì)測(cè)試數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)、調(diào)用、管理和查詢(xún)，并且處理的數(shù)據(jù)量大，可設(shè)計(jì)通過(guò)數(shù)據(jù)庫(kù)來(lái)存儲(chǔ)、管理和查詢(xún)數(shù)據(jù)，建立一個(gè)access數(shù)據(jù)源，通過(guò)ado數(shù)據(jù)庫(kù)訪問(wèn)技術(shù)，充分利用ado的靈活性，通過(guò)編程模型實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)的操作，執(zhí)行用戶(hù)命令，實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)的管理。
3.測(cè)試儀選用的模型是“菜單選擇結(jié)構(gòu)”。在后面板中利用“case”結(jié)構(gòu)完成在前面板中不同的按鈕選擇，選擇好一個(gè)測(cè)試以后，測(cè)試儀就可獨(dú)立工作。
4.前后面板的人性化設(shè)計(jì)。包括前面板和程序框圖兩部分，系統(tǒng)前面板由參數(shù)設(shè)置和五個(gè)測(cè)試系統(tǒng)構(gòu)成。
1 工程機(jī)械維修中存在的問(wèn)題
1.1 維修管理的信息傳遞和交流不及時(shí)。目前，生產(chǎn)廠家與地方維修企業(yè)、維修部門(mén)處于近乎脫鉤狀態(tài)，使得現(xiàn)有的維修管理息傳遞渠道不暢通，嚴(yán)重影響了維修效益和用戶(hù)的切身利益。另外，信息交流的手段落后，維修部門(mén)不容易及時(shí)獲得外部信息，如設(shè)備維修、技術(shù)交流、職工技術(shù)的在職提高與培訓(xùn)等。同時(shí)，生產(chǎn)廠家售后服務(wù)的維修技術(shù)人員也抱怨說(shuō)，設(shè)備用戶(hù)的維修信息傳遞不及時(shí)，有時(shí)售后服務(wù)的維修技術(shù)人員不是直接面對(duì)最終用戶(hù)，而是通過(guò)本廠的其它部門(mén)隔層傳達(dá)。最后，用戶(hù)還直接抱怨他們信息處理不及時(shí)，妨礙設(shè)備的生產(chǎn)使用。
1.2 維修行業(yè)地位低下，維修技術(shù)人員的價(jià)值取向容易發(fā)生變化。在施工單位現(xiàn)在推廣項(xiàng)目管理，重視抓訂單、搶工期、拼設(shè)備，而忽視了維修，更不用說(shuō)去扶持維修部門(mén)了。由于維修人員不是直接完成施工任務(wù)，所以其創(chuàng)造的價(jià)值，所起的作用往往被忽視。維修工作常常帶有突發(fā)性，讓人很難判斷工作量，同樣的學(xué)歷，維修人員的平均工資水平要比其他工程人員低得多，因而大家都有一種失落感；而且維修工作給人的覺(jué)總是與臟、累、苦聯(lián)系在一起的，再加上待遇低下，很容易使得維修技術(shù)人員的價(jià)值取向發(fā)生變化，許多維修技術(shù)人員紛紛改行或是另謀高就。維修行業(yè)留不住人才，特別是留不住熟練的專(zhuān)業(yè)技術(shù)人才是一個(gè)較為普遍的現(xiàn)象。
1.3 維修技術(shù)人員素質(zhì)巫待加強(qiáng)，維修質(zhì)量普遍不高。大部分維修工人沒(méi)有經(jīng)過(guò)正規(guī)的培訓(xùn)，他們只具備單一的機(jī)械技能，缺少液壓、電子方面的知識(shí)、技能，對(duì)一些較先進(jìn)的機(jī)械設(shè)備出現(xiàn)故障后就會(huì)束手無(wú)策，只能停機(jī)到外面找人維修，致使排除故障時(shí)間延長(zhǎng)，維修費(fèi)用增加。
1.4 各維修企業(yè)或部門(mén)維修質(zhì)量參差不齊，難以控制。缺少專(zhuān)門(mén)的企業(yè)維修水平評(píng)估、檢查和監(jiān)督機(jī)制。如果遇上維修質(zhì)量問(wèn)題，容易發(fā)生扯皮現(xiàn)象。
1.5 某些單位全面否定計(jì)劃預(yù)期檢修制，錯(cuò)誤理解按需修理。當(dāng)前確實(shí)有不少有關(guān)人員認(rèn)識(shí)到，單純的計(jì)劃預(yù)期檢修制已不適應(yīng)工程機(jī)械使用、維修的需要，因此產(chǎn)生了另一種對(duì)其全面否定的傾向，忽略了維護(hù)保養(yǎng)的積極作用，、因而在采用新的維修方式中未將其作為一項(xiàng)關(guān)鍵性的基礎(chǔ)工作繼承下來(lái)，使改革后的維修方式“重修理、輕維護(hù)”，使修理往往需要事后進(jìn)行補(bǔ)救。
1.6 維修體制不穩(wěn)定，各企業(yè)維修管理始終處于分散、各行其是的局面?！按蠖?、“小而全”式的企業(yè)內(nèi)部維修廠或維修車(chē)間是傳統(tǒng)計(jì)劃經(jīng)濟(jì)模式的產(chǎn)物，它們只為企業(yè)部服務(wù)，沒(méi)有經(jīng)營(yíng)決策權(quán)；在市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)環(huán)境下，公路工程中招投標(biāo)制的使用，使得企業(yè)施工天南地北，流動(dòng)性較大，企業(yè)內(nèi)部的這些維修廠或維修車(chē)間往往是鞭長(zhǎng)莫及，因而許多維修廠或維修車(chē)間成了坐吃山空的狀態(tài)，引起了其它部門(mén)的不滿(mǎn)。雖然也有不少維修廠或維修車(chē)間改行轉(zhuǎn)向制造行業(yè)，但是由于半路出家，業(yè)不精，還是面臨入不敷出的狀況。
1.7 將設(shè)備現(xiàn)代化管理的全過(guò)程、全系統(tǒng)分裂開(kāi)來(lái)分別考慮，只強(qiáng)調(diào)設(shè)備的維修保養(yǎng)，忽視設(shè)備的前期管理。殊不知由于設(shè)備前期規(guī)劃、選型決策的失誤，重則致使企業(yè)倒閉，輕則由于所購(gòu)設(shè)備可靠性低，致使設(shè)備使用期故障多發(fā)，維護(hù)保養(yǎng)工作量大，維修費(fèi)用過(guò)高。
2 工程機(jī)械維修解決對(duì)策
2.1 建立區(qū)域性的RCM服務(wù)網(wǎng)。工程機(jī)械生產(chǎn)廠家應(yīng)以各地的RCM服務(wù)網(wǎng)點(diǎn)為依托，把自己的售后服務(wù)讓位于各地的RCM服務(wù)網(wǎng)點(diǎn)，把精力集中在產(chǎn)品開(kāi)發(fā)、提高質(zhì)量和市場(chǎng)營(yíng)銷(xiāo)上，而不是放在維修市場(chǎng)上。這樣，分布各地的RCM服務(wù)網(wǎng)點(diǎn)能夠快捷經(jīng)濟(jì)地進(jìn)行檢測(cè)、保養(yǎng)及處理各種故障，提高設(shè)備的完好率、利用率，減輕因設(shè)備故障對(duì)施工企業(yè)的壓力，并減少維修費(fèi)用，提高經(jīng)濟(jì)效益。
作為施工企業(yè)，應(yīng)把精力放在工程招投標(biāo)和施工上，而把自己一直做不好的設(shè)備保障工作推向維修市場(chǎng)。專(zhuān)業(yè)化的RCM服務(wù)可以充分提高設(shè)備完好率，大大降低因設(shè)備故障對(duì)工程造成的損失及維修費(fèi)用，同時(shí)使施工企業(yè)擺脫了“大而全、小而全”的維修設(shè)備及人員的投入所造成的負(fù)擔(dān)。
同時(shí)，RCM服務(wù)網(wǎng)點(diǎn)還可以有組織的批量進(jìn)行高技術(shù)含量的零部件修復(fù)，設(shè)備生產(chǎn)廠家對(duì)此能有效地提供可靠的技術(shù)保障。
要提高工程機(jī)械RCM服務(wù)企業(yè)的RCM服務(wù)水平，可以重點(diǎn)從從領(lǐng)導(dǎo)素質(zhì)、技術(shù)人員素質(zhì)、管理人員素質(zhì)、人員構(gòu)成、RCM服務(wù)設(shè)備、RCM服務(wù)工藝、通信能力、機(jī)動(dòng)能力、人員的管理、公關(guān)及服務(wù)、資料及信息、服務(wù)質(zhì)量管理方面下手，從而我們可以采取如下措施來(lái)提高企業(yè)的RCM服務(wù)水平：（1）應(yīng)重視兩類(lèi)人才的引進(jìn)：一種是懂技術(shù)，尤其會(huì)管理，善經(jīng)營(yíng)的廠長(zhǎng)或經(jīng)理型的管理者；另一種是有一定的工程機(jī)械維修理論基礎(chǔ)知識(shí)，又有豐富的維修實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的維修技術(shù)人才。同時(shí)要注意人才的結(jié)構(gòu)優(yōu)化，避免人才浪費(fèi)。（2）增加RCM服務(wù)設(shè)備，完善RCM服務(wù)工藝，保證并加強(qiáng)RCM服務(wù)人員的通信能力和機(jī)動(dòng)能力，并在此基礎(chǔ)上實(shí)行全員成本控制和管理，充分降低服務(wù)成本。
2.2 注重各類(lèi)技術(shù)人才的培養(yǎng)、培訓(xùn)。（1）改革專(zhuān)業(yè)院校的辦學(xué)模式，注重實(shí)踐能力的培養(yǎng)。中國(guó)學(xué)生缺乏的就是實(shí)踐能力的培養(yǎng)，大學(xué)畢業(yè)后不得不繼續(xù)適應(yīng)現(xiàn)實(shí)的和迅速變化的生產(chǎn)、技術(shù)、組織和管理?xiàng)l件，在企業(yè)內(nèi)再接受實(shí)踐能力的培訓(xùn)。因而，從培養(yǎng)人才的長(zhǎng)遠(yuǎn)計(jì)劃來(lái)看，我們必須改革普通教育和大學(xué)培養(yǎng)制度，改革傳統(tǒng)的辦學(xué)模式，讓專(zhuān)業(yè)院校與企業(yè)走聯(lián)合辦學(xué)之路，重點(diǎn)培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力。（2）充分利用每一次設(shè)備采購(gòu)機(jī)會(huì)，接受工程機(jī)械生產(chǎn)廠家、商的使用和維修培訓(xùn)。（3）企業(yè)可采取內(nèi)部培訓(xùn)和外部專(zhuān)題培訓(xùn)相結(jié)合的方式。企業(yè)可以針對(duì)維修技術(shù)的薄弱環(huán)節(jié)，選擇有主動(dòng)性、有責(zé)任心、有能力的中高級(jí)人才參加國(guó)家和行業(yè)主辦的高級(jí)技術(shù)人才培訓(xùn)；或是從工程機(jī)械生產(chǎn)廠家、高等院校、科研機(jī)構(gòu)聘請(qǐng)專(zhuān)家為本企業(yè)有針對(duì)性的培訓(xùn)；或是直接參加工程機(jī)械生產(chǎn)廠家、高等院校、科研機(jī)構(gòu)舉辦的學(xué)習(xí)班。（4）企業(yè)制定培訓(xùn)計(jì)劃不僅要滿(mǎn)足自身的要求，同時(shí)最好符合專(zhuān)業(yè)認(rèn)證的要求，以免技術(shù)的重復(fù)培訓(xùn)。（5）培訓(xùn)的方法可以采用專(zhuān)業(yè)教材、幻燈片、多媒體演示、模型教具、計(jì)算機(jī)仿真訓(xùn)練器、互聯(lián)網(wǎng)、技術(shù)表演、知識(shí)競(jìng)賽等多種形式。
3 結(jié)語(yǔ)
現(xiàn)代機(jī)械工程中的工程機(jī)械維修技術(shù)還是以科技為支撐的，只有科技不斷進(jìn)步，才可以支持企業(yè)的工作效率，使企業(yè)的效益達(dá)到最佳的效果，為企業(yè)贏得利潤(rùn)。隨著機(jī)械化水平的提高，工程機(jī)械在施工、管理中所起的作用不斷增強(qiáng).工程機(jī)械設(shè)備的完好與否將直接影響到施工生產(chǎn)任務(wù)的完成情況，只有堅(jiān)持全球化的合作才可以使科技在交流中得到發(fā)展，使科技在實(shí)際生活中的應(yīng)用更有目的性與準(zhǔn)確性，從而影響著整個(gè)機(jī)械制造業(yè)的發(fā)展水平和國(guó)民經(jīng)濟(jì)的進(jìn)步。
1虛擬仿真技術(shù)給機(jī)械工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)帶來(lái)的改進(jìn)
就目前來(lái)看，我國(guó)在機(jī)械工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)中尚存在許多突出問(wèn)題，這些問(wèn)題的產(chǎn)生給機(jī)械工程教學(xué)的質(zhì)量及效率造成了很大制約，尤其是在實(shí)驗(yàn)基地建設(shè)方面存在較大的能力局限性，這無(wú)法滿(mǎn)足學(xué)生在學(xué)習(xí)機(jī)械工程時(shí)的動(dòng)手操作能力培養(yǎng)，更無(wú)法加深學(xué)生對(duì)機(jī)械工程知識(shí)的理解與運(yùn)用。部分院校為了節(jié)約開(kāi)支，減少設(shè)備在使用過(guò)程中發(fā)生損壞或故障的幾率，常常在對(duì)學(xué)生進(jìn)行實(shí)踐培訓(xùn)時(shí)是以講座和參觀為主要形式的，這也造成學(xué)生缺乏實(shí)踐操作機(jī)會(huì)，從而導(dǎo)致學(xué)生缺乏機(jī)械設(shè)備的操作經(jīng)驗(yàn)，難以有效勝任機(jī)械工程的相關(guān)崗位操作?？茖W(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，使越來(lái)越多的新技術(shù)、新手段被應(yīng)用于機(jī)械工程領(lǐng)域，機(jī)械工程教學(xué)方法及教學(xué)理念也得以快速更新，計(jì)算機(jī)技術(shù)在機(jī)械工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)中也發(fā)揮出越來(lái)越重要的作用。目前大部分高校都采用CAD機(jī)房來(lái)進(jìn)行機(jī)械工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)，并通過(guò)虛擬仿真技術(shù)的引進(jìn)來(lái)持續(xù)改進(jìn)與更新教學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)備。通過(guò)虛擬仿真技術(shù)，可有效減少設(shè)備儀器在實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程的故障與損壞幾率，同時(shí)也能幫助學(xué)生利用虛擬仿真技術(shù)來(lái)進(jìn)行靈活的實(shí)踐與操作，使學(xué)生能夠按照自己的想法利用虛擬仿真技術(shù)來(lái)設(shè)計(jì)出滿(mǎn)意的機(jī)械工程作品，進(jìn)而加深了學(xué)生對(duì)機(jī)械工程知識(shí)理解與運(yùn)用能力的同時(shí)，也能充分發(fā)揮其學(xué)習(xí)主動(dòng)性和創(chuàng)新精神，使機(jī)械工程在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中能夠?qū)Σ糠盅b置設(shè)備實(shí)施傳動(dòng)性能實(shí)驗(yàn)、減速器裝配實(shí)驗(yàn)以及數(shù)控加工仿真實(shí)驗(yàn)，進(jìn)而使機(jī)械工程專(zhuān)業(yè)在教學(xué)過(guò)程中的質(zhì)量與效率得到極大提升。
2機(jī)械工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)中虛擬仿真技術(shù)的主要應(yīng)用
2.1帶傳動(dòng)性能測(cè)試實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用
在機(jī)械工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，對(duì)工程履帶類(lèi)部件所具有的傳動(dòng)性能進(jìn)行測(cè)試是其重要組成部分，通過(guò)對(duì)傳動(dòng)帶在運(yùn)行過(guò)程中的傳動(dòng)性能進(jìn)行測(cè)試，可幫助學(xué)生對(duì)帶在傳動(dòng)過(guò)程中所產(chǎn)生的打滑與彈性滑動(dòng)現(xiàn)象進(jìn)行直觀的觀察，進(jìn)而更加科學(xué)的分析機(jī)電設(shè)備的最佳承載力，通過(guò)分析這些數(shù)據(jù)，可使帶動(dòng)控制問(wèn)題得到有效解決。在對(duì)機(jī)械工程中的帶傳動(dòng)性能進(jìn)行測(cè)試時(shí)，還需要應(yīng)用到電動(dòng)機(jī)、發(fā)電機(jī)、傳感器、光電測(cè)速裝置以及轉(zhuǎn)矩力測(cè)桿等設(shè)備，采用這些設(shè)備可實(shí)現(xiàn)人工測(cè)試，不過(guò)這種測(cè)試方法需要花費(fèi)過(guò)高的人力與物力成本。而通過(guò)虛擬仿真技術(shù)，則能夠使學(xué)生在計(jì)算機(jī)中設(shè)計(jì)帶傳動(dòng)性能測(cè)試系統(tǒng)，從而不需要使用上述設(shè)備，學(xué)生也可隨時(shí)隨地的來(lái)測(cè)試帶傳動(dòng)性能，既節(jié)約了大量成本，又顯著提高了機(jī)械工程的實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量及效率。
2.2減速器裝配實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用
在機(jī)械工程中經(jīng)常需要應(yīng)用到減速器，其同樣也是機(jī)械設(shè)計(jì)中最為基礎(chǔ)的一個(gè)項(xiàng)目。在對(duì)減速器進(jìn)行裝配實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，往往都會(huì)通過(guò)實(shí)物的方式來(lái)取代減速器進(jìn)行教學(xué)，不過(guò)這種實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法往往會(huì)增加學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)操作的理解難度，難以取得較為理想的實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果。而通過(guò)虛擬仿真技術(shù)，則可使學(xué)生在計(jì)算機(jī)界面中對(duì)減速器模型進(jìn)行直觀的觀察，并按照相應(yīng)的裝配過(guò)程來(lái)對(duì)減速器模擬模型進(jìn)行裝配操作，從而使減速器的結(jié)構(gòu)講解變得更加直觀、具體。
2.3數(shù)控加工仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用
在我國(guó)工業(yè)制造領(lǐng)域中，數(shù)字加工技術(shù)無(wú)疑是其核心技術(shù)之一，其在推動(dòng)我國(guó)現(xiàn)代化工業(yè)發(fā)展中發(fā)揮著巨大作用。對(duì)于數(shù)字加工技術(shù)來(lái)說(shuō)，其實(shí)現(xiàn)了機(jī)械加工與微電子技術(shù)的結(jié)合運(yùn)用。在機(jī)械工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，便常常需要應(yīng)用到數(shù)控加工技術(shù)來(lái)對(duì)數(shù)控機(jī)床進(jìn)行靈活的操作，不過(guò)考慮到數(shù)控機(jī)床在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)較高的維護(hù)成本，而且數(shù)控機(jī)床的種類(lèi)多樣，學(xué)生只能接觸到幾種常見(jiàn)的設(shè)備運(yùn)作形式，同時(shí)在實(shí)際使用數(shù)控機(jī)床時(shí)往往需要進(jìn)行復(fù)雜的程序設(shè)置，這勢(shì)必難以滿(mǎn)足不同學(xué)生對(duì)實(shí)踐操作的需要，再加上實(shí)驗(yàn)操作的復(fù)雜性，使學(xué)生在實(shí)踐教學(xué)中很難取得較為理想的學(xué)習(xí)成果。而利用虛擬仿真技術(shù)，則可使不同學(xué)生參與到具體的實(shí)踐項(xiàng)目當(dāng)中去，使學(xué)生能夠接觸、熟悉和掌握不同種類(lèi)的數(shù)控機(jī)床，并利用這些數(shù)控機(jī)床來(lái)設(shè)計(jì)出相應(yīng)的機(jī)械工程產(chǎn)品，從而使學(xué)生能夠更加系統(tǒng)性的學(xué)習(xí)和掌握數(shù)控機(jī)床的具體加工流程。
3機(jī)械工程虛擬教學(xué)實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)構(gòu)思
